Il existe dans l’univers des objets si voraces qu’ils avalent la lumière elle-même. Pourtant, aussi paradoxal que cela puisse paraître, il serait théoriquement possible de leur dérober un peu de leur formidable énergie. Cette idée, longtemps restée cantonnée aux équations et aux carnets de physiciens rêveurs, vient de franchir un cap spectaculaire. Une équipe de la City University of New York (CUNY) affirme avoir reproduit ce mécanisme en laboratoire, sans utiliser le moindre trou noir. Comment ? En fabriquant, grâce à un dispositif fixe, une sorte de rotation synthétique ultra-rapide capable d’imiter le comportement de ces géants cosmiques. Une prouesse qui rapproche enfin la théorie de l’expérience et laisse entrevoir tout un pan de découvertes à venir.

Le rêve fou de Penrose : voler de l’énergie à un monstre cosmique

Tout commence en 1969, lorsque le physicien britannique Roger Penrose dévoile un raisonnement audacieux. Selon lui, un trou noir en rotation n’est pas seulement un piège gravitationnel : c’est aussi un réservoir d’énergie dans lequel on pourrait puiser. Ce mécanisme, baptisé depuis processus de Penrose, repose sur une région bien particulière située juste à l’extérieur de l’horizon des événements, appelée l’ergosphère.

Dans cette zone, l’espace-temps lui-même est entraîné par la rotation vertigineuse du trou noir, un peu comme l’eau d’un tourbillon happe tout ce qui l’approche. Ce phénomène porte un nom : l’entraînement de référentiel, ou frame-dragging en anglais. L’idée de Penrose est alors d’une élégance redoutable : si une particule pénètre dans l’ergosphère puis se scinde en deux fragments, l’un peut plonger vers l’horizon en emportant une énergie négative, tandis que l’autre s’échappe vers l’infini avec davantage d’énergie qu’au départ. Le trou noir, lui, ralentit très légèrement et perd un peu de sa masse, convertie en énergie restituée à l’univers. Une véritable centrale électrique cosmique, du moins sur le papier.

Comment recréer un trou noir sans trou noir

Le problème est évident : on ne convoque pas un trou noir dans un laboratoire comme on ferait chauffer un bécher. Il fallait donc trouver une astuce. Et c’est là que réside le tour de force de l’équipe menée par Hadiseh Nasari, avec Hady Moussa parmi les auteurs. Plutôt que de reproduire un objet gravitationnel, les chercheurs se sont concentrés sur la physique essentielle du phénomène.

Leur intuition : ce qui compte réellement dans le processus de Penrose, ce n’est pas la matière dévorée par le trou noir, mais bien l’effet d’entraînement produit par une rotation extrême. Or toutes les masses en rotation, du plus modeste toupie au plus grand astre, exercent ce même effet sur le tissu de la réalité. En reproduisant artificiellement ces conditions, il devenait possible de tester le mécanisme, rebaptisé ici processus de Penrose-Zeldovitch, sans jamais approcher un véritable monstre cosmique.

La rotation synthétique ultra-rapide, cœur de l’expérience

Voici le secret de la réussite. Les physiciens ont conçu un dispositif entièrement fixe, sans la moindre pièce mécanique en mouvement, mais capable de générer une rotation synthétique ultra-rapide. Autrement dit, rien ne tourne physiquement, et pourtant le système se comporte comme s’il était animé d’une vitesse de rotation vertigineuse. Une prouesse d’ingénierie qui contourne toutes les limites imposées par les moteurs et les matériaux classiques.

Pour sonder ce système, l’équipe a utilisé des ondes radio modulées. Et le résultat a tenu ses promesses : lorsque ces ondes présentaient les bonnes caractéristiques de rotation, elles ont bel et bien extrait de l’énergie du dispositif avant de s’amplifier. Exactement comme le fragment de particule qui s’échappe de l’ergosphère plus énergique qu’à son arrivée. La signature physique du processus de Penrose était là, reproduite fidèlement dans un montage de laboratoire.

Ce que cette prouesse change pour la physique de demain

Que l’on soit clair : il ne s’agit pas d’une nouvelle source d’énergie destinée à alimenter nos foyers. Ce dispositif ne remplacera ni les éoliennes ni les centrales. Sa valeur est ailleurs, et elle est immense. Selon ses concepteurs, l’expérience fait passer les idées sur la dynamique rotationnelle extrême de la théorie à la pratique, offrant aux astrophysiciens un outil concret pour comprendre certains des objets les plus mystérieux de l’univers.

Plus encore, ce montage devient une véritable plateforme expérimentale. Elle permet d’explorer une multitude de phénomènes situés à l’intersection de l’astrophysique, de la physique des ondes et de la science quantique. Ce qui restait jusqu’ici inaccessible, faute de pouvoir manipuler un trou noir, devient soudainement testable sur une paillasse.

En reproduisant sur Terre un mécanisme imaginé il y a plus d’un demi-siècle pour les confins de l’univers, ces physiciens rappellent que les idées les plus folles finissent parfois par se matérialiser. Reste une question fascinante : combien d’autres phénomènes cosmiques, aujourd’hui hors de portée, attendent simplement qu’on invente l’astuce capable de les faire naître dans un laboratoire ?