Les trous de ver - des passerelles béantes qui pourraient théoriquement relier des points éloignés dans l'espace-temps - sont généralement illustrés comme des puits de gravité béants reliés par un tunnel étroit.
Mais leur forme précise est inconnue.
Maintenant, cependant, un physicien en Russie a conçu une méthode pour mesurer la forme des trous de ver symétriques - même si leur existence n'a pas été prouvée - en fonction de la façon dont les objets peuvent affecter la lumière et la gravité.
En théorie, les trous de ver traversables, ou les portails à quatre dimensions à travers l'espace-temps, pourraient fonctionner quelque chose comme ceci: à une extrémité, la traction irrésistible d'un trou noir aspirerait la matière dans un tunnel connecté à l'autre extrémité à un "trou blanc, "qui cracherait la matière à un endroit éloigné du point d'origine du matériau dans l'espace et le temps, selon le site frère de Live Science, Space.com. Bien que les scientifiques aient observé des preuves de trous noirs dans l'univers, aucun trou blanc n'a jamais été trouvé.
Les trous de ver (et la possibilité de voyages interstellaires qu'ils suggèrent) restent donc non prouvés, bien que la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein laisse place à l'existence des objets.
Cependant, même si les trous de ver peuvent exister ou non, les scientifiques en savent beaucoup sur le comportement des ondes lumineuses et gravitationnelles. Ces derniers sont les ondulations de l'espace-temps qui tournoient autour d'objets massifs tels que les trous noirs.
Une nouvelle propriété du trou de ver qui pourrait être observée, bien qu'indirectement, est un décalage vers le rouge dans la lumière près de l'objet, selon la nouvelle étude. (Le décalage vers le rouge est une diminution de la fréquence des longueurs d'onde de la lumière lorsqu'elles s'éloignent d'un objet, entraînant un décalage vers la partie rouge du spectre.)
Si vous savez comment la lumière autour d'un trou de ver potentiel est décalée vers le rouge, vous pouvez alors utiliser les fréquences des ondes gravitationnelles, ou la fréquence à laquelle elles oscillent, pour prédire la forme du trou de ver symétrique, a déclaré l'auteur de l'étude Roman Konoplya. Il est professeur agrégé à l'Institut de gravitation et de cosmologie de l'Université d'amitié des peuples de Russie (RUDN).
En règle générale, les chercheurs travaillent dans l'autre sens, examinant la géométrie des formes connues pour calculer le comportement de la lumière et de la gravité, a déclaré Konoplya à Live Science dans un e-mail.
Il y aurait quelques méthodes pour vérifier le décalage vers le rouge près d'un trou de ver potentiel, a déclaré Konoplya. On utiliserait la lentille gravitationnelle ou la courbure des rayons lumineux lorsqu'ils passent devant des objets massifs - comme, éventuellement, des trous de ver. Cette lentille serait mesurée par ses effets sur la faible lumière provenant d'étoiles lointaines (ou sur la lumière plus brillante d'une étoile proche "si nous sommes très, très chanceux", a déclaré Konoplya). Une autre méthode permettrait de mesurer le rayonnement électromagnétique près du trou de ver car il attire plus de matière, a-t-il expliqué.
Pensez à l'équation de cette façon: si vous frappez un tambour, le comportement des ondes sonores produites par la vibration de la peau tendue peut révéler la forme du tambour, a déclaré Jolyon Bloomfield, professeur au département de physique du Massachusetts Institute of Technology. Science.
"Toutes les différentes fréquences - qui vous indiquent les différents modes de vibration de cette peau tendue", a déclaré Bloomfield. Pendant ce temps, les pics et les creux de ces vibrations se dégradent progressivement dans le temps, ce qui montre comment les modes sont «amortis». Ces deux informations peuvent vous aider à définir la forme du tambour, a déclaré Bloomfield.
"Ce que fait ce document est un peu la même chose pour un trou de ver. Si nous sommes réellement capables" d'écouter "les fréquences d'oscillation en décroissance d'un trou de ver avec suffisamment de précision, nous pouvons déduire la forme du trou de ver par le spectre du fréquences et à quelle vitesse ils se désintègrent ", at-il expliqué.
Dans son équation, Konoplya a pris les valeurs de redshift d'un trou de ver et a ensuite incorporé la mécanique quantique, ou la physique de minuscules particules subatomiques, pour estimer comment les ondulations gravitationnelles dans l'espace-temps affecteraient les ondes électromagnétiques du trou de ver. À partir de là, il a construit une équation pour calculer la forme géométrique et la masse d'un trou de ver, a-t-il rapporté dans l'étude.
La technologie de mesure des ondes gravitationnelles n'existe que depuis 2015, avec l'introduction de l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO). Maintenant, les chercheurs cherchent à affiner les mesures LIGO, car de meilleures données pourraient aider les scientifiques à déterminer enfin s'il y a de la matière exotique dans l'univers - une matière constituée de blocs de construction contrairement aux particules atomiques normales. Ce matériau pourrait supporter des objets comme des trous de ver, a déclaré Bloomfield à Live Science.
Pour l'instant, au moins, les trous de ver ne sont que théoriques, donc l'équation de Konoplya ne représente aucune mesure réelle, a-t-il écrit dans l'e-mail. Et les détecteurs comme LIGO mesurent une seule fréquence d'ondes gravitationnelles, tandis que vous auriez besoin de plusieurs fréquences pour prédire la forme d'un trou de ver, a déclaré Konoplya.
"A partir de données aussi pauvres, il est impossible d'extraire suffisamment d'informations pour une chose aussi complexe qu'une géométrie d'un objet compact", a écrit Konoplya dans l'e-mail.
Les études futures pourraient fournir une vue encore plus détaillée de la forme et des propriétés d'un trou de ver, a déclaré Konoplya.
"Nos résultats peuvent également être appliqués aux trous de ver rotatifs, à condition qu'ils soient suffisamment symétriques", a-t-il ajouté.
Les résultats ont été publiés en ligne le 10 septembre dans la revue Physics Letters B.
