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C’est une théorie qui a été proposée il y a une cinquantaine d’années. Elle spéculait sur la façon dont une civilisation très avancée pourrait exploiter un trou noir pour générer de l’énergie.
Une récente expérience vient confirmer cette théorie vieille de 50 ans. Elle a été pour la première fois confirmée dans un laboratoire de recherche de Glasgow.
Comment exploiter l’énergie d’un trou noir ?
Tout commença en 1969, lorsque le physicien Roger Penrose émit une hypothèse. Celle de générer de l’énergie à proximité d’un trou noir. Selon le processus de Penrose, il serait théoriquement possible d’extraire l’énergie cinétique d’un trou noir, si l’on abaisse un objet dans l’ergosphère.
Rappelons que cette zone, l’érgosphère, est la couche externe de l’horizon des événements d’un trou noir. Cette zone nécessite une vitesse supérieure à celle de la lumière pour pouvoir y rester immobile.
Donc, si l’on abaisse l’objet à l’intérieur de l’ergosphère, l’objet aurait une énergie négative puisque rien ne peut aller plus vite que la lumière.
Seulement, si l’on fractionnait l’objet en deux éléments, de sorte que le premier élément tombe dans le trou noir, suivant une trajectoire qui diminue l’énergie cinétique de rotation du trou noir. Tandis que l’autre élément serait récupéré en exploitant l’énergie extraite de la rotation du trou noir.
Au final l’énergie totale de ce deuxième élément, serait en réalité supérieure à l’énergie de masse de l’objet initial. Ce qui permettrait d’exploiter l’énergie extraite de la rotation du trou noir.
Cependant, la complexité d’ingénierie d’une telle mise en œuvre dépasse l’entendement. Penrose avait alors suggéré qu’une civilisation très avancée pourrait ainsi être en mesure d’exploiter cette énergie aux abords d’un trou noir.
Exploiter l’énergie d’un trou noir grâce à l’effet Doppler  ?
Deux ans après la théorie de Penrose, un physicien soviétique Yako Zel’dovich avait proposé de tester la théorie avec des moyens plus terrestre.En utilisant des ondes lumineuses, frappant la surface d’un cylindre métallique.
Ces ondes percuteraient un cylindre en rotation, tournant à la bonne vitesse et finiraient par être réfléchies avec de l’énergie supplémentaire extraite de la rotation du cylindre. C’est ce que l’on appelle l’effet Doppler différentiel.
L’effet Doppler différentiel est un effet Doppler qui se produit lorsqu’une source lumineuse est en rotation.
Mais au final, cette théorie n’a jamais pu être testée, car pour que l’expérience fonctionne, le cylindre métallique devrait tourner au moins un milliard de fois par seconde. Un défi insurmontable pour les limites actuelles de l’ingénierie humaine.
Tester l’effet Doppler avec des ondes sonores.
Des chercheurs en physique et astronomie de l’université de Glasgow ont fait une annonce inattendue ce 22/06/2020 dans la revue Nature Physics.
En effet, les ingénieurs ont enfin trouvé un moyen de tester la théorie de Penrose et Zel’dovitch en « tordant » le son plutôt que la lumière. Certes, le son est une source de fréquence beaucoup plus faible que la lumière, et par conséquent plus facile à étudier .
Pour cette expérience, des ondes sonores étaient dirigées vers un absorbeur sonore rotatif. Cet absorbeur a été conçu avec un disque de mousse. Derrière ce disque, un ensemble de micros servait à capter les ondes sonores passées par le disque en mousse. Ce qui a constamment augmenté la vitesse de son spin.
Ce que les chercheurs voulaient savoir dans cette expérience pour valider la théorie de Penrose et Zel’dovich, était de voir s’il y avait un changement distinctif dans la fréquence et l’amplitude des ondes sonores lorsqu’elles franchissaient le dispositif.
Qu’est ce que l’effet Doppler ?
L’effet Doppler est familier sous l’effet linéaire. Si l’on prend l’exemple d’une sirène de pompier, le son semble augmenter à mesure que le véhicule s’approche, mais diminue quand il s’éloigne. Or, si le son de la sirène semble augmenter, c’est parce que ces ondes atteignent l’auditeur plus fréquemment.
Marion Cromb, doctorante à l’École de physique et d’astronomie de l’Université, est l’auteure principale de l’article déclare:
« L’effet Doppler rotationnel est similaire, mais l’effet est limité à un espace circulaire. Les ondes sonores tordues changent de hauteur lorsqu’elles sont mesurées du point de vue de la surface tournante.
Si la surface tourne assez vite, alors la fréquence sonore peut faire quelque chose de très étrange. Elle peut passer d’une fréquence positive à une fréquence négative, et ce faisant voler un peu d’énergie de la rotation de la surface. »
En d’autres termes, ce que les chercheurs ont observé, c’est qu’à mesure que la vitesse du disque en mousse augmentait, la hauteur du son diminuait jusqu’à ce qu’il devienne trop bas pour être entendu.
Ensuite la hauteur remontait à sa position initiale, puis devenait plus fort avec une amplitude pouvant atteindre 30% supérieure à la hauteur du son original.
Marion a ajouté :
« Ce que nous avons entendu au cours de notre expérience était extraordinaire. La fréquence des ondes sonores est décalée à zéro à mesure que la vitesse de rotation augmente. Lorsque le son redémarre, c’est parce que les ondes sont passées d’une fréquence positive à une fréquence négative.
Ces ondes à fréquence négative sont capables de prendre une partie de l’énergie du disque de mousse de rotation, devenant plus fort dans le processus, tout comme Zel’dovich proposé en 1971. »
Une découverte qui a de l’avenir.
L’équipe de scientifiques a finalement réussi à démontrer expérimentalement, ce qu’une théorie avait prédit il y a un demi-siècle.
Le professeur Daniele Faccio co-auteur de l’article déclare :
« Il est étrange de penser que nous avons été en mesure de confirmer une théorie d’un demi-siècle avec des origines cosmiques ici dans notre laboratoire dans l’ouest de l’Écosse, mais nous pensons qu’il va ouvrir beaucoup de nouvelles avenues de l’exploration scientifique.
Nous sommes impatients de voir comment nous pouvons étudier l’effet sur différentes sources telles que les ondes électromagnétiques dans un proche avenir. »
Est-ce qu’une civilisation suffisamment avancée pourrait exploiter l’énergie d’un trou noir ? La réponse serait oui.