Des physiciens pensent que l'univers est né d'un trou noir à 4 dimensions !
Selon des physiciens, notre Univers en 3 dimensions serait né à la suite de l'effondrement d'une étoile massive sur elle-même, entraînant la formation consécutive d’un trou noir. Un événement cataclysmique qui, de surcroît, ne se serait pas produit dans un univers à 3 dimensions… mais à 4 dimensions !
Et si la théorie du big-bang était fausse ? C'est en tout cas l'hypothèse quelque peu troublante émise par trois cosmologistes canadiens. Lesquels suggèrent que notre univers à 3 dimensions spatiales serait en réalité le produit d'un événement cataclysmique qui se serait produit dans un univers préexistant au nôtre, doté de… 4 dimensions spatiales.
Quel est l'événement cataclysmique qui se serait produit dans cet univers à 4 dimensions, dont notre univers à 3 dimensions serait issu ? Selon ces scientifiques, il s'agirait de l'effondrement d'une étoile à 4 dimensions (forcément, puisque nous sommes ici dans un univers à 4 dimensions), débouchant sur la formation d'un "hyper trou noir" (c'est-à-dire un trou noir à 4 dimensions).
Pour avancer cette hypothèse, Niayesh Afshordi et ses collègues (Université de Waterloo, Canada) sont notamment partis de travaux menés en 2000 par une équipe dirigée par la physicienne Gia Dvali (Université Ludwig Maximilians de Munich, Allemagne). Au cours de ces travaux, Gia Dvali et ses collègues avaient en effet proposé un modèle selon lequel notre univers en 3 dimensions serait en réalité une sorte de membrane (appelée " brane"), évoluant au sein d'un univers doté de 4 dimensions spatiales.
Ces travaux, publiés le 13 juillet 2000 dans la revue Physics Letters B, s'inscrivent en réalité dans une approche théorique appelée cosmologie branaire, selon laquelle notre univers en 3 dimensions serait emprisonné dans une structure appelée "brane", flottant dans une sorte de "super-univers" possédant des dimensions spatiales supplémentaires.
N. Afshordi et ses collègues ont donc repris cette idée selon laquelle notre univers pourrait être un "sous-espace" flottant dans un espace doté de dimensions supplémentaires, et ils se sont demandé quel est le mécanisme qui, au sein d'un univers doté de 4 dimensions spatiales pourrait bien donner naissance à un "sous-univers" doté de 3 dimensions spatiales tel que le nôtre.
L'intuition de ces physiciens ? La naissance d'un univers à 3 dimensions spatiales au sein d'un univers à 4 dimensions spatiales pourrait peut-être avoir été déclenchée lors de la formation d'un trou noir, provoquée par l'effondrement d'une étoile massive sur elle-même. Et de fait, dans notre univers en 3 dimensions, il arrive fréquemment qu'une étoile massive explose sous la forme d'une supernova, éjectant violemment ses couches externes, tandis que les couches internes de l'étoile s'effondrent sur elle-même pour former un trou noir.
Or, si ce type d'événement cataclysmique se produit régulièrement dans notre univers à 3 dimensions, alors qu'il n'est pas interdit de penser qu'il pourrait très bien se produire dans un univers à 4 dimensions. Et c'est précisément de cette idée que N. Afshordi et ses collègues sont partis : la possibilité que, dans un univers à 4 dimensions, une étoile massive (à 4 dimensions donc) s'effondre sur elle-même pour donner naissance à un "hyper trou noir" (trou noir à 4 dimensions)…
Pour prédire les conséquences d'un effondrement d'une étoile massive à 4 dimensions débouchant couplé à la formation d'un hyper trou noir, N. Afshordi et ses collègues ont développé un outil permettant de modéliser la mort d'une étoile massive en 4 dimensions. En faisant fonctionner ce modèle, ils ont découvert que le matériel éjecté lors de l'explosion de l'étoile massive en 4 dimensions pourrait former une « brane » en 3 dimensions, s'agrandissant lentement. Soit en d'autres termes, un univers en 3 dimensions tel que le nôtre.
Évidemment, il ne s'agit là que d'une approche théorique. Toutefois, elle présente l'avantage de résoudre un problème qui se pose depuis longtemps aux cosmologistes : celui de la (relative) homogénéité de notre univers. En effet, le Principe Cosmologiquestipule que l'Univers est, à de très grandes échelles de distances, spatialement homogène en matière et en énergie, c'est-à-dire qu'il a à peu près le même aspect quel que soit le point d'où on le regarde, et quelle que soit la direction dans laquelle on regarde.
Problème : jusqu'ici, les cosmologistes ont toujours peiné à comprendre l'origine de l'homogénéité de notre Univers. En effet, comment expliquer qu’un phénomène aussi violent et chaotique que le big-bang ait laissé derrière lui en aussi peu de temps un univers aussi homogène ?
Pour expliquer l'homogénéité de notre Univers, la thèse qui prévaut pour l'instant est celle dite de l'inflation : peu après le big-bang une forme d'énergie inconnue aurait "étiré" l'Univers naissant (qui était alors beaucoup plus petit que maintenant, ce qui lui permettait donc facilement d'être homogène) à un taux plus rapide que la vitesse de la lumière, débouchant sur la création d'un gigantesque cosmos... parfaitement homogène lui aussi.
Mais on le voit, l'hypothèse avancée par N. Afshordi et ses collègues permettrait donc de résoudre l'énigme de l'homogénéité de l'Univers de façon d’une façon différente… et surtout assez efficace. En effet, puisque si l’on se fie à cette hypothèse, l'homogénéité de notre Univers en 3 dimensions aurait tout simplement été héritée d'une homogénéité antérieure : celle de l'univers à 4 dimensions dont il serait issu...
Les travaux de N. Afshordi et ses collègues ont été publiés le serveur de prépublication arXiv, sous le titre « Out of the White Hole: A Holographic Origin for the Big Bang »
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