Cela ressemble à de la science-fiction: un vaisseau spatial, pas plus lourd qu'un trombone, propulsé par un faisceau laser et se précipitant dans l'espace à la vitesse de la lumière vers un trou noir, en mission pour sonder le tissu même de l'espace et du temps et tester les lois de la physique. Mais pour l'astrophysicien et expert en trou noir Cosimo Bambi, l'idée n'est pas si farfelue.
Reportage dans iscienceBambi décrit le plan pour transformer ce voyage interstellaire en un trou noir en réalité. En cas de succès, cette mission d'un siècle pourrait rendre les données des trous noirs à proximité qui modifient complètement notre compréhension de la relativité générale et des règles de la physique.
« Nous n'avons pas la technologie maintenant », explique Bambi, de l'Université Fudan en Chine. « Mais dans 20 ou 30 ans, nous pourrions. »
La mission repose sur deux défis clés – traitant un trou noir suffisamment proche pour cibler et en développement des sondes capables de résister au voyage.
Une connaissance préalable de la façon dont les étoiles évoluent suggèrent qu'il pourrait y avoir un trou noir qui se cache seulement 20 à 25 années-lumière de la Terre, mais que ce ne sera pas facile, explique Bambi. Parce que les trous noirs n'émettent ni ne reflètent la lumière, ils sont pratiquement invisibles pour les télescopes. Au lieu de cela, les scientifiques les détectent et les étudient en fonction de la façon dont ils influencent les étoiles à proximité ou déforment la lumière.
« Il y a eu de nouvelles techniques pour découvrir des trous noirs », explique Bambi. « Je pense qu'il est raisonnable de s'attendre à ce que nous puissions en trouver un à proximité au cours de la prochaine décennie. »
Une fois la cible identifiée, le prochain obstacle y arrive. Les vaisseaux spatiaux traditionnels, alimentés par le carburant chimique, sont trop maladroits et lents pour faire le voyage. Bambi pointe vers les nanocraffes – des sondes à l'échelle de grammes composées d'une micropuce et d'une voile légère – comme une solution possible. Les lasers à base de terre exploseraient la voile avec des photons, accélérant le métier à un tiers de la vitesse de la lumière.
À ce rythme, le métier pourrait atteindre un trou noir à 20 à 25 ans-années dans environ 70 ans. Les données qu'il rassemble prendrait encore deux décennies pour revenir sur Terre, ce qui fait la durée totale de la mission d'environ 80 à 100 ans.
Une fois que le métier est proche du trou noir, les chercheurs pourraient mener des expériences pour répondre à certaines des questions les plus urgentes de la physique. Un trou noir a-t-il vraiment un horizon d'événements, la limite au-delà de laquelle même la lumière ne peut pas échapper à son traction gravitationnelle? Les règles de la physique changent-elles près d'un trou noir? La théorie de la relativité générale d'Einstein tient-elle dans les conditions les plus extrêmes de l'univers?
Bambi note que les lasers seuls coûteraient environ un billion d'euros aujourd'hui, et que la technologie pour créer un nanocraft n'existe pas encore. Mais dans 30 ans, il dit que les coûts peuvent chuter et que la technologie peut rattraper ces idées audacieuses.
« Cela peut sembler vraiment fou, et dans un sens plus proche de la science-fiction », explique Bambi. « Mais les gens ont dit que nous ne détections jamais les ondes gravitationnelles parce qu'elles sont trop faibles. Nous l'avons fait – une centaine d'années plus tard. Les gens pensaient que nous n'observerions jamais les ombres des trous noirs. Maintenant, cinquante ans plus tard, nous avons des images de deux. »
