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On pourrait dire que c'est exactement ce que fait la théorie de la gravité d'Isaac Newton : établir une relation entre la masse d'un objet et la force gravitationnelle qu'il exerce. Et vous auriez raison. Mais le concept de courbure de l'espace-temps donne lieu à une gamme de phénomènes bien plus riche qu'une simple force. Il permet une sorte de gravité répulsive qui pousse notre univers à s'étendre, crée une dilatation du temps autour des objets massifs et des ondes gravitationnelles dans l'espace-temps, et – en théorie du moins – rend possible la distorsion.

Alcubierre a abordé son problème dans la direction opposée à celle habituelle. Il savait quel type de courbure de l'espace-temps il voulait. Il s'agissait d'un type dans lequel un objet pourrait surfer sur une région d'espace-temps déformé. Il a donc travaillé à rebours pour déterminer le type de configuration de matière nécessaire pour créer cela. Il ne s'agissait pas d'une solution naturelle des équations, mais plutôt de quelque chose de « fait sur mesure ». Ce n'était cependant pas exactement ce qu'il aurait commandé. Il a découvert qu'il avait besoin de matière exotique, quelque chose avec une densité énergétique négative, pour déformer l'espace de la bonne manière.

Les physiciens sont généralement sceptiques quant aux solutions à base de matière exotique, et ce à juste titre. Si, mathématiquement, on peut décrire la matière avec des énergies négatives, presque tout ce que nous connaissons semble avoir une énergie positive. Mais en physique quantique, nous avons observé que de petites violations temporaires de la positivité de l'énergie peuvent se produire, et donc, « l'absence d'énergie négative » ne peut pas être une loi absolue et fondamentale.

Des moteurs à distorsion aux ondes

Étant donné le modèle d'Alcubierre de l'espace-temps du moteur à distorsion, nous pouvons commencer à répondre à notre question initiale : à quoi ressemblerait un signal provenant de celui-ci ?

L’une des pierres angulaires des observations modernes des ondes gravitationnelles, et l’une de ses plus grandes réalisations, est la capacité de prédire avec précision les formes d’ondes à partir de scénarios physiques à l’aide d’un outil appelé « relativité numérique ».

Cet outil est important pour deux raisons. D’abord, parce que les données que nous obtenons des détecteurs sont encore très bruitées, ce qui signifie que nous devons souvent savoir à peu près à quoi ressemble un signal pour pouvoir l’extraire du flux de données. Ensuite, même si un signal est si fort qu’il se démarque du bruit, nous avons besoin d’un modèle pour l’interpréter. En d’autres termes, nous devons avoir modélisé de nombreux types d’événements différents, afin de pouvoir faire correspondre le signal à son type ; sinon, nous pourrions être tentés de le considérer comme du bruit ou de le qualifier à tort de fusion de trous noirs.

L'un des problèmes de l'espace-temps à distorsion est qu'il ne produit pas naturellement d'ondes gravitationnelles à moins qu'il ne démarre ou ne s'arrête. Notre idée était d'étudier ce qui se passerait lorsqu'un moteur à distorsion s'arrêterait, en particulier en cas de problème. Supposons que le champ de confinement du moteur à distorsion s'effondre (un scénario de base de la science-fiction) ; il y aurait vraisemblablement une libération explosive de matière exotique et d'ondes gravitationnelles. C'est quelque chose que nous pouvons simuler, et que nous avons fait, en utilisant la relativité numérique.

Nous avons découvert que l'effondrement de la bulle de distorsion est en effet un événement extrêmement violent. L'énorme quantité d'énergie nécessaire pour déformer l'espace-temps est libérée sous forme d'ondes gravitationnelles et d'ondes d'énergie de matière positive et négative. Malheureusement, c'est probablement la fin de l'équipage du vaisseau, qui serait déchiré par les forces de marée.

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