Les trous blancs sont troublants s'ils existent

Dans le bestiaire de l'univers de l'astrophysique, les trous blancs sont (avec les trous de ver), les objets qui peuvent rivaliser avec les trous noirs en termes de mystère et de fascination. À la différence des trous noirs, leur existence demeure hypothétique. Même si les trous blancs ne sont pas une nouveauté et qu'ils sont prédits par la théorie d’Einstein, la plupart des physiciens sont convaincus qu'ils n’existent pas dans la nature. C'était le cas aussi pour les trous noirs : pratiquement personne ne croyait qu'ils existaient réellement dans l'univers alors que leur existence est avérée aujourd'hui. Celle des trous blancs risque par contre d'être sujette à débat pendant encore un bon bout de temps. Si les trous blancs constituent l'une des solutions de la relativité générale, les faire apparaître requiert d'avoir recours à une théorie qui fusionne cette dernière à la mécanique quantique. La gravitation quantique à boucles est une théorie qui réussit ce tour de force, à partir de l'évolution d'un trou noir, mais au prix d'un renversement du temps. C'est ce dernier aspect qui va retenir notre attention ici.

Trous noirs, trous blancs et inversion du temps

La gravitation quantique à boucles est née dans les années 1980 et a bénéficié d'un développement s'étalant sur quatre décennies. Carlo Rovelli, l'un de ses cofondateurs, est aussi l'un des scientifiques qui ont développé cette approche théorique de la naissance d'un trou blanc par inversion temporelle d'un trou noir. Cette dernière a l'avantage d'éviter le problème de l'existence de la singularité au centre d'un trou noir caractérisée par une densité infinie¹. Plutôt que de poursuivre son effondrement vers cet état physique singulier, le temps s'inverserait dans une forme de rebond temporel. Tout ce qui avait pénétré à l'intérieur de l'horizon d'un trou noir serait forcé d'en sortir. C'est la naissance du trou blanc.

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Trou noir et spaghettification

Bien que le problème récurrent de la singularité puisse être réglé en vertu de cette approche, l'inversion du temps, on s'en doute, conduit à de sérieux problèmes. L'un des phénomènes engendrés par l'action gravitationnelle d'un trou noir est ce que l'on nomme la spaghettification. La spaghettification est un étirement extrême d'un objet. Ce phénomène se produit à proximité d'un champ gravitationnel intense, provoqué par une différence colossale de force de gravité entre les différentes extrémités de l'objet. Cette différence extrême de force de marée génère trois effets : un étirement vertical qui allonge l'objet vers le centre de gravité, une compression horizontale et une désintégration complète de la matière. Une inversion temporelle, dans le cas des trous blancs, doit nous amener à concevoir le phénomène inverse de cette spaghettification : la reconstitution des objets et des organismes aussi complexes soient-ils à partir de leurs atomes qui avaient été dispersés. Ce phénomène proprement fantastique aurait pour visée de résoudre un autre problème : le paradoxe de Hawking ou paradoxe de l'information. Stephen Hawking a démontré qu'un trou noir s'évapore en émettant un rayonnement. À sa disparition, toute l'information sur la matière qui s'y est engouffrée semble détruite, ce qui viole une loi fondamentale de la mécanique quantique. L'inversion temporelle des trous noirs en trous blancs réglerait dès lors ce problème.

Le temps et sa linéarité

En dépit de la résolution des deux problèmes majeurs liés aux trous noirs, l'inversion du temps nous conduit à un autre aspect problématique de cette vision. Les trous blancs ont beau être caractérisés par une inversion temporelle, ils n'en ont pas moins une masse et celle-ci doit leur permettre d'interagir avec n'importe quelle masse de notre univers. Imaginons, par exemple deux trous blancs de la masse d'une étoile se trouvant dans le champ gravitationnel d'un trou noir géant de plusieurs millions de masses solaires. Ce dernier pourrait être suffisamment puissant pour amener les deux trous blancs à fusionner. Autre possibilité : imaginons un seul de ces trous blancs à proximité de ce trou noir géant de sorte que l'attraction gravitationnelle de ce dernier soit suffisamment puissante pour aboutir à la fusion du trou blanc avec le trou noir. Où est le problème? Dans ces deux scénarios, beaucoup moins fantastiques que l'inversion de la spaghettification, le problème est pourtant plus aigu. Nous concevons le temps comme n'ayant qu'une seule dimension. Nous sommes amenés ici à considérer des phénomènes pour lesquels des systèmes dont la direction du temps est opposée l'une à l'autre et qui peuvent malgré tout interagir. Comment est-ce possible? Un système qui voyage à rebours dans le temps ne devrait pas pouvoir interagir avec ceux de notre univers dont la temporalité est en sens inverse. Si jamais il nous est donné un jour d'observer que cette possibilité puisse se produire avec des trous blancs caractérisés par une temporalité inversée, il nous faudra alors reconsidérer la dimension du temps à l'échelle de ces astres et cela sera amplement suffisant pour que les trous blancs soient troublants s'ils existent.