Les Fontaines de la Création: Le Mythe des Trous Blancs

L'Envers du trou noir

Les trous noirs (région de l'espace-temps dont le champ gravitationnel est si intense qu'aucune matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper) sont aujourd'hui une réalité cosmique confirmée. Ce sont des monstres gravitationnels qui capturent toute lumière et matière.

Les trous blancs (solution théorique des équations de la relativité générale, symétrique d'un trou noir dans le temps) sont imaginés comme des fontaines cosmiques: leur horizon infranchissable vers l'intérieur, laisserait jaillir matière et énergie vers le cosmos. Ce concept reste l'une des idées les plus poétiques de la physique.

Une idée née des équations

La notion de trou blanc émerge directement des solutions aux équations d'Albert Einstein (1879-1955). Dans les années 1960, en explorant les implications mathématiques de la relativité générale, les physiciens se sont rendu compte que les équations décrivant un trou noir étaient, d'un point de vue purement théorique, réversibles dans le temps.

Un trou noir est une région où la courbure de l'espace-temps est si extrême que le futur de toute particule pointe inexorablement vers la singularité (point de densité infinie et de courbure infinie de l'espace-temps) centrale. Si l'on inverse la flèche du temps dans ces équations, on obtient la description d'un objet dont le passé pointe vers une singularité: c'est-à-dire un objet qui « expulserait » de la matière et de la lumière depuis un point de densité infinie. C'est la définition mathématique d'un trou blanc.

Le problème de l'existence réelle

Si les trous blancs constituent une solution mathématiquement cohérente, leur existence physique est jugée hautement improbable, voire impossible, au regard des lois de la physique connues. Le principal écueil est le principe d'entropie (second principe de la thermodynamique: l'entropie d'un système isolé ne peut qu'augmenter ou rester constante).

Un trou blanc naîtrait dans un état très ordonné (faible entropie) pour ensuite expulser du désordre sous forme de matière et d'énergie, ce qui semble contredire la flèche thermodynamique du temps, orientée irréversiblement vers un désordre croissant. À cela s'ajoute une instabilité fondamentale: la moindre particule de poussière cosmique dérivant dans sa direction suffirait à rompre son équilibre théorique et à précipiter son effondrement en trou noir.

Hypothèses et spéculations cosmiques

Malgré ces obstacles, les trous blancs alimentent des spéculations fascinantes:

• Le Big Bang lui-même: Certains physiciens, comme le cosmologue Andrei Sakharov (1921-1989), ont émis l'idée que l'Univers primordial aurait pu présenter des caractéristiques de trou blanc, explosant depuis une singularité.
• Les "fontaines" des quasars: Dans les années 1970, on a imaginé que les jets immenses émis par les noyaux actifs de galaxies pourraient être liés à des mécanismes de type trou blanc. Cette idée a largement été remplacée par le modèle du disque d'accrétion autour d'un trou noir supermassif.
• La sortie des trous de ver: Dans certaines théories, un trou de ver traversable aurait un trou noir comme entrée et un trou blanc comme sortie. Ceci reste de la science-fiction pure, car la traversée nécessiterait une "matière exotique" à densité d'énergie négative pour maintenir le trou de ver ouvert.

La quête impossible: À la recherche des trous blancs

Comment chercher un objet que la majorité des physiciens pensent impossible à observer? La recherche des trous blancs se heurte à ce paradoxe. Elle s'oriente sur deux fronts: l'étude des signatures théoriques et l'analyse d'événements cosmiques inexpliqués.

Les chercheurs traquent des signaux uniques. Un véritable trou blanc apparaîtrait soudainement dans le ciel, émettant un flash titanesque de rayonnement et de particules avant de peut-être s'effondrer. Cela ressemblerait à une explosion d'énergie colossale, sans cause apparente comme une supernova.

Certains astrophysiciens ont émis l'hypothèse que des sursauts gamma courts et extrêmement énergétiques pourraient correspondre à ce profil. Le mystérieux FRB (sursaut radio rapide: flash très bref et intense d'ondes radio d'origine cosmique) (Fast Radio Burst) ou certaines anomalies dans le fond diffus cosmologique ont aussi été, un temps, envisagés comme candidats. Aucune observation n'a, à ce jour, pu être attribuée de façon convaincante à un trou blanc.