Ces petits trous noirs qui pourraient être le vestige d'un univers d'avant le Big Bang

Atlantico : Cette semaine, le prix Nobel de physique 2020 a été remis à trois spécialistes des trous noirs : Roger Penrose, Reinhard Genzel et Andrea Ghez. Quelles sont les principales découvertes de ces astrophysiciens sur la compréhension des trous noirs ? Quelle est l'importance de ces & dernières ?

Anna Alter : Le prix Nobel de physique a été attribué pour la deuxième année consécutive à des astrophysiciens, ce qui est suffisamment rare pour être souligné. En 2020, l’Académie Suédoise a récompensé trois pionniers de la recherche sur les trous noirs, ces étranges objets célestes dont l’existence a été longtemps remise en question et pour cause : ils avalent tout, même leur propre lumière, donc ne se voient pas directement, mais exercent une influence visible sur leur entourage et nous fascinent à plus d’un titre : ces ogres cosmiques invisibles avalent du gaz et des poussières, gobent des étoiles, dévorent le cœur des galaxies.

La moitié du Nobel va donc au noble mathématicien britannique Sir Roger Penrose, 89 ans, pour avoir découvert « que la formation d’un trou noir est une prédiction solide de la théorie de la relativité générale », autrement dit pour avoir prouvé le premier que l’existence de ces astres singuliers découle de la théorie d’Einstein. L’autre moitié va à deux astronomes des deux sexes et de deux équipes concurrentes, l’une européenne, l’autre américaine, à savoir l’allemand Reinhardt Genzel, 68 ans, et la new yorkaise Andrea Ghez, 55 ans qui est la 4 e lauréate féminine du très masculin prix Nobel de physique qu’elle partage avec son confrère pour « la découverte d’un objet compact supermassif dans le centre de notre galaxie », c’est-à-dire du trou noir géant qui mine le cœur de notre Voie lactée, notre Sagittarius A* qui d’après leurs estimations aurait, au bas mot, une masse équivalente à 4 millions de fois celle du Soleil. Enorme !

Sir Roger Penrose affirme que les trous noirs pourraient être la preuve qu'un autre univers existait avant le Big bang, cette théorie est-elle plausible ? Peut-on l'étayer scientifiquement ?  

Ce génial théoricien à l’imagination débordante, anobli par la Reine en reconnaissances des services rendus à la science, a construit à partir de 1965 des modèles mathématiques prouvant que les trous noirs qu’on ne peut voir se forment bel et bien dans l’Univers suite à des effondrements de très grosses étoiles qui, en bout de course, explosent en supernova, se débarrassent de leur couches extérieures tandis que leur cœur lourd se serre et elles se replient sur elles-mêmes au point de devenir tellement compact, tellement dense que rien ne peut s’échapper du puits qu’elles creusent dans l’espace-temps. Mais son cerveau toujours en effervescence continue à produire des idées. Depuis une dizaine d’années, Roger Penrose développe une théorie originale, le « modèle cosmologique cyclique conforme » : selon lui, notre univers en expansion infinie finirait par se contracter et provoquerait un nouveau Big Bang. Il n’en serait d’ailleurs pas à son premier coup d’essai, par le passé, il y aurait eu d’autres expansions – contractions. Bref, l’univers cyclique passerait par des hauts infiniment chauds, infiniment denses et des bas de froidure interminable, ce qui reste à prouver… Pour en savoir plus sur les spéculations et les nouvelles visions de l’Univers de Roger Penrose, je renvoie à « L’écume de l’espace-temps » (ed Odile Jacob), un passionnant ouvrage à paraître le 14 octobre prochain, donc écrit avant la remise des prix, dans lequel Jean-Pierre Luminet*, notre spécialiste trous noirs français, rend un hommage appuyé au maître anglais qui, d’après ses calculs, aurait mérité non la moitié mais quatre ou cinq Nobels pour ses travaux théoriques titanesques.

Quelles sont les principales inconnues qui demeurent sur les trous noirs ? 

En fait, on ne sait pratiquement rien des trous noirs. Pour savoir ce qui s’y passe, il faudrait sonder leurs intérieurs, traverser l’horizon des événements derrière lequel ils sont planqués. Personne ne survivrait physiquement à un tel voyage et même mentalement il est difficile de pénétrer leur mystère, personne ne sait exactement en quoi consiste « réellement » leur singularité. Les plus aventuriers avancent qu’un trou noir pourrait être un tunnel vers une dimension parallèle où les lois de la physique que nous connaissons n’existent pas, une ouverture de l’inconnu sur l’inconnu…