Si la vie est courante dans notre univers, et nous avons toutes les raisons de le suspecter, pourquoi n’en voyons-nous pas la preuve partout ? C’est l’essence du paradoxe de Fermi, une question qui tourmente les astronomes et les cosmologistes presque depuis la naissance de l’astronomie moderne. C’est aussi le raisonnement derrière la conjecture de Hart-Tipler, l’une des nombreuses (nombreuses !) résolutions proposées, qui affirme que si une vie avancée avait émergé dans notre galaxie à un moment donné dans le passé, nous verrions des signes de leur activité partout où nous regardions. Les indications possibles incluent les sondes auto-réplicantes, les mégastructures et d’autres activités de type III.
D’un autre côté, plusieurs résolutions proposées remettent en question l’idée que la vie avancée fonctionnerait à des échelles aussi massives. D’autres suggèrent que les civilisations extraterrestres avancées seraient engagées dans des activités et des lieux qui les rendraient moins visibles. Dans une étude récente, une équipe de chercheurs germano-géorgienne a proposé que les civilisations extraterrestres avancées (CTE) pourraient utiliser les trous noirs comme ordinateurs quantiques. Cela a du sens d’un point de vue informatique et offre une explication au manque apparent d’activité que nous voyons lorsque nous regardons le cosmos.
La recherche a été menée par Gia Dvali, physicien théoricien à l’Institut Max Planck de physique et titulaire de la chaire de physique de l’Université Ludwig-Maximilians de Munich, et Zaza Osmanov, professeur de physique à l’Université libre de Tbilissi, et chercheur au l’Observatoire national d’astrophysique géorgien de Kharadze et l’Institut SETI. L’article qui décrit leurs découvertes est récemment paru en ligne et est en cours d’examen pour publication dans le Journal international d’astrobiologie.
La première enquête SETI (Project Ozma) a été menée en 1960 et dirigée par le célèbre astrophysicien Dr Frank Drake (qui a proposé l’équation de Drake). Cette enquête s’est appuyée sur le radiotélescope de 26 mètres (85 pieds) de l’observatoire de Green Bank pour écouter les transmissions radio des systèmes stellaires voisins de Tau Ceti et Epsilon Eridani. Depuis lors, la grande majorité des projets SETI ont été orientés vers la recherche de technosignatures radio, en raison de la capacité des ondes radio à se propager dans l’espace interstellaire. Comme Dvali et Osmanov l’ont expliqué à Universe Today par e-mail :
“Actuellement, nous recherchons principalement des messages radio, et il y a eu plusieurs tentatives d’étudier le ciel pour trouver les prétendues sphères candidates de Dyson – des mégastructures construites autour d’étoiles. D’autre part, le problème de SETI est si complexe qu’il faut tester tous les canaux possibles.
« Tout un « spectre » de technosignatures pourrait être beaucoup plus large : par exemple, l’émission infrarouge ou optique des mégastructures également construites autour des pulsars, des naines blanches et des trous noirs. Une “direction” complètement nouvelle doit être la recherche d’une variabilité spectrale anormale de ces technosignatures, qui pourrait les distinguer des objets astrophysiques normaux.
Pour de nombreux chercheurs, cette concentration limitée est l’une des principales raisons pour lesquelles SETI n’a trouvé aucune preuve de technosignatures. Ces dernières années, astronomes et astrophysiciens ont recommandé d’étendre la recherche en recherchant d’autres technosignatures et méthodes – comme Messaging Extraterrestrial Intelligence (METI). Celles-ci incluent l’énergie dirigée (lasers), les émissions de neutrinos, les communications quantiques et les ondes gravitationnelles, dont beaucoup sont décrites dans le rapport Technosignature de la NASA (publié en 2018) et lors de l’atelier TechnoClimes 2020.
Pour leur étude, Dvali et Osmanov suggèrent de rechercher quelque chose de tout à fait différent : des preuves de l’informatique quantique à grande échelle. Les avantages de l’informatique quantique sont bien documentés, notamment la capacité de traiter les informations de manière exponentielle plus rapide que l’informatique numérique et d’être à l’abri du décryptage. Compte tenu de la vitesse à laquelle l’informatique quantique progresse aujourd’hui, il est tout à fait logique de supposer qu’une civilisation avancée pourrait adapter cette technologie à une échelle beaucoup plus grande. Saïd Dvali et Osmanov :
“Peu importe à quel point une civilisation est avancée ou à quel point sa composition de particules et sa chimie sont différentes des nôtres, nous sommes unifiés par les lois de la physique quantique et de la gravité. Ces lois nous disent que les réservoirs d’informations quantiques les plus efficaces sont les trous noirs.
“Bien que nos études récentes montrent qu’en théorie, il peut exister des dispositifs créés par des interactions non gravitationnelles qui saturent également la capacité de stockage d’informations (appelés “saturons”), les trous noirs sont les champions incontestés. En conséquence, toute ETI suffisamment avancée devrait les utiliser pour le stockage et le traitement des informations.
Cette idée s’appuie sur les travaux du lauréat du prix Nobel Roger Penrose, qui a proposé qu’une énergie illimitée puisse être extraite d’un trou noir en puisant dans l’ergosphère. Cet espace se trouve juste à l’extérieur de l’horizon des événements, où la matière tombante forme un disque qui est accéléré à une vitesse proche de la vitesse de la lumière et émet d’énormes quantités de rayonnement. Plusieurs chercheurs ont suggéré que cela pourrait être la source d’énergie ultime pour les ETI avancés, soit en alimentant en matière un SMBH (et en exploitant le rayonnement résultant), soit en exploitant simplement l’énergie qu’ils ont déjà émise.
Deux possibilités pour ce dernier scénario consistent à exploiter le moment cinétique de leurs disques d’accrétions (le “processus de Penrose”) ou à capturer la chaleur et l’énergie générées par leurs jets à hypervitesse (peut-être sous la forme d’une sphère Dyson). Dans leur dernier article, Dvali et Osamov suggèrent que les trous noirs pourraient être la source ultime de calcul. Ceci est basé sur les notions que : a) l’avancement d’une civilisation est directement corrélé à son niveau de performance informatique, et b) qu’il existe certains marqueurs universels d’avancement informatique qui peuvent être utilisés comme technosignatures potentielles
pour SETI.
En utilisant les principes de la mécanique quantique, Dvali et Osomanov ont expliqué comment seraient les condensateurs les plus efficaces pour l’information quantique. Ces trous noirs seraient probablement de nature artificielle et de petite taille plutôt que grands et naturels (pour des raisons d’efficacité informatique). En conséquence, selon eux, ces trous noirs seraient plus énergétiques que ceux d’origine naturelle :
“En analysant les propriétés d’échelle simples du temps de récupération d’informations, nous avons montré que l’optimisation du volume d’informations et du temps de traitement suggère qu’il est extrêmement bénéfique pour ETI d’investir de l’énergie dans la création de nombreux trous noirs microscopiques par opposition à quelques grands. .
“Premièrement, les micro-trous noirs rayonnent avec une intensité beaucoup plus élevée et dans le spectre d’énergie plus élevé du rayonnement de Hawking. Deuxièmement, ces trous noirs doivent être fabriqués au moyen de collisions de particules à haute énergie dans des accélérateurs. Cette fabrication fournit nécessairement une signature de rayonnement à haute énergie d’accompagnement.
Le rayonnement de Hawking, nommé en l’honneur du regretté et grand Stephen Hawking, est théorisé pour être libéré juste à l’extérieur de l’horizon des événements d’un trou noir en raison d’effets quantiques relativistes. L’émission de ce rayonnement réduit la masse et l’énergie de rotation des trous noirs, entraînant théoriquement leur évaporation éventuelle. Le rayonnement Hawking résultant, ont déclaré Dvali et Osomanov, serait de nature «démocratique», ce qui signifie qu’il produirait de nombreuses espèces différentes de particules subatomiques détectables par des instruments modernes:
“La grande chose à propos du rayonnement de Hawking est qu’il est universel dans toutes les espèces de particules existantes. Ainsi, les ordinateurs quantiques ETI doivent émettre des particules « ordinaires » comme les neutrinos et les photons. Les neutrinos, en particulier, sont d’excellents messagers en raison de leur extraordinaire capacité de pénétration, qui évite la possibilité d’écrantage.
«Ceci, en particulier, offre de nouvelles empreintes digitales d’ETI sous la forme d’un flux de neutrinos de très haute énergie provenant à la fois du rayonnement Hawking de micro-trous noirs stockant des informations ainsi que des “usines” de collision qui les fabriquent. On s’attend à ce que la composante Hawking du rayonnement soit une superposition de spectres de corps noirs de très hautes énergies. Dans l’article, nous avons montré que l’observatoire IceCube peut potentiellement observer de telles technosignatures. Cependant, ce n’est qu’un exemple potentiel d’une nouvelle direction très excitante pour SETI.
À bien des égards, cette théorie fait écho à la logique de l’échelle de Barrow, proposée par l’astrophysicien et mathématicien John D. Barrow en 1998. Révision de l’échelle de Kardashev, l’échelle de Barrow suggère que les civilisations ne devraient pas être caractérisées par leur maîtrise physique de l’espace extra-atmosphérique. (c’est-à-dire planète, système solaire, galaxie, etc.) mais de l’espace intérieur – c’est-à-dire les domaines moléculaire, atomique et quantique. Cette échelle est au cœur de l’hypothèse de la transcendance, une proposition de résolution du paradoxe de Fermi qui suggère que les ETI auraient « transcendé » au-delà de tout ce que nous pourrions reconnaître.
C’est là que réside un autre aspect passionnant de cette théorie, à savoir comment elle offre une autre résolution possible au paradoxe de Fermi. Comme ils l’ont expliqué :
« Jusqu’à présent, nous avons complètement négligé une direction naturelle pour SETI sous la forme de neutrinos de haute énergie et d’autres particules produites par le rayonnement de Hawking des trous noirs artificiels. Ainsi, diverses recherches expérimentales sur ces particules à haute énergie peuvent potentiellement apporter un éclairage extrêmement important sur la présence d’ETI avancées dans la partie observable de l’Univers.
En bref, il se pourrait que nous voyions un “Grand Silence” lorsque nous regardons dans le cosmos parce que nous avons cherché les mauvaises technosignatures. Après tout, si la vie extraterrestre a fait un bond sur l’humanité (ce qui semble raisonnable compte tenu de l’âge de l’Univers), il va de soi qu’elle aurait depuis longtemps dépassé les communications radio et l’informatique numérique. Un autre avantage de cette théorie est qu’elle n’a pas besoin de s’appliquer à toutes les ETI pour expliquer pourquoi nous n’avons entendu parler d’aucune civilisation à ce jour.
Compte tenu de la vitesse exponentielle à laquelle l’informatique progresse (en utilisant l’humanité comme modèle), les civilisations avancées pourraient avoir une courte fenêtre dans laquelle elles diffusent dans les longueurs d’onde radio. C’est un élément clé de l’équation de Drake : le L paramètre, qui fait référence à la durée dont les civilisations disposent pour émettre des signaux détectables dans l’espace. En attendant, cette étude offre une autre technosignature potentielle pour les enquêtes SETI à rechercher dans les années à venir. Le paradoxe persiste, mais il suffit de trouver un indice de vie avancée pour le résoudre.
Lectures complémentaires : arXiv
