Pourquoi notre univers doit être né dans un trou noir

En conséquence, notre propre Univers peut être l'intérieur d'un trou noir existant dans un autre univers. Ainsi conclut Nikodem Poplawski de l'Université d'Indiana dans un article remarquable sur la nature de l'espace et l'origine du temps.

L'idée que de nouveaux univers peuvent être créés à l'intérieur des trous noirs et que le nôtre pourrait être né de cette manière a été la matière première de la science-fiction pendant de nombreuses années. Mais une dérivation scientifique appropriée de la notion n'a jamais émergé.

Aujourd'hui Poplawski fournit une telle dérivation. Il dit que l'idée que les trous noirs sont les mères cosmiques de nouveaux univers est une conséquence naturelle d'une nouvelle hypothèse simple sur la nature de l'espace-temps.

Poplawski fait remarquer que la dérivation standard de la relativité générale ne tient pas compte de la quantité de mouvement intrinsèque des demi-particules de spin. Cependant, il existe une autre version de la théorie, appelée théorie de la gravité d'Einstein-Cartan-Kibble-Sciama, qui le fait.

Cela prédit que les particules avec un spin demi-entier devraient interagir, générant une petite force répulsive appelée torsion. Dans des circonstances ordinaires, la torsion est trop faible pour avoir un effet. Mais lorsque les densités deviennent beaucoup plus élevées que celles de la matière nucléaire, cela devient important. En particulier, dit Poplawski, la torsion empêche la formation de singularités à l'intérieur d'un trou noir.

C'est intéressant pour plusieurs raisons. Premièrement, cela a des implications importantes sur la façon dont l'Univers a dû grandir lorsqu'il était proche de sa taille minimale.

Les astrophysiciens savent depuis longtemps que notre univers est si grand qu'il n'aurait pas pu atteindre sa taille actuelle étant donné le taux d'expansion que nous voyons actuellement. Au lieu de cela, ils pensent qu'il a augmenté de plusieurs ordres de grandeur en une fraction de seconde après le Big Bang, un processus connu sous le nom d'inflation.

Le problème avec l'inflation, c'est qu'il a besoin d'une théorie supplémentaire pour expliquer pourquoi cela se produit et c'est moche. L'approche de Poplawski résout immédiatement ce problème. Il dit que la torsion a causé cette inflation rapide.

Cela signifie que l'univers tel que nous le voyons aujourd'hui peut être expliqué par une seule théorie de la gravité sans aucune hypothèse supplémentaire sur l'inflation.

Un autre sous-produit important de l'approche de Poplawski est qu'elle permet aux univers de naître à l'intérieur des horizons des événements de certains types de trous noirs. Ici, la torsion empêche la formation d'une singularité mais permet à une énorme densité d'énergie de s'accumuler, ce qui conduit à la création de particules à grande échelle via la production de paires suivie de l'expansion du nouvel univers.

Il s'agit d'un événement de type Big Bang. Une telle expansion n'est pas visible pour les observateurs en dehors du trou noir, pour qui la formation de l'horizon et tous les processus ultérieurs se produisent après un temps infini, explique Poplawski.

Pour cette raison, le nouvel univers est une branche distincte de l'espace-temps et évolue en conséquence.

Incidemment, cette approche suggère également une solution à un autre des grands problèmes de la cosmologie : pourquoi le temps semble s'écouler dans un sens mais pas dans l'autre, même si les lois de la physique sont à symétrie temporelle.

Poplawski dit que l'origine de la flèche du temps vient de l'asymétrie du flux de matière dans le trou noir de l'univers mère. La flèche du temps cosmique d'un univers à l'intérieur d'un trou noir serait alors fixée par l'effondrement asymétrique dans le temps de la matière à travers l'horizon des événements, dit-il.

Autrement dit, notre univers a hérité sa flèche du temps de sa mère.

Il dit que les univers filles peuvent hériter d'autres propriétés de leurs mères, ce qui implique qu'il peut être possible de détecter ces propriétés, fournissant une preuve expérimentale de son idée.

Les théories de tout ne deviennent pas beaucoup plus ambitieuses que cela. Des trucs divertissants !

Réf : arxiv.org/abs/1007.0587 : Cosmologie avec torsion - Une alternative à l'inflation cosmique

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