Nous examinons ici, à titre de preuve de concept, le potentiel de modulation de la métrique gravitationnelle via la résonance des ondes électromagnétiques en analysant des phénomènes naturels potentiels : la conversion des gravitons en photons par les magnétars peut expliquer les sursauts radio rapides et l’analyse des photons générés par l’effet Gertsenshtein inverse dans la magnétosphère des planètes joviennes peut permettre d’étudier les ondes gravitationnelles à haute fréquence de l’Univers primitif. La civilisation humaine maîtrise relativement bien les phénomènes électromagnétiques ; par conséquent, le fait de pouvoir exploiter la résonance électromagnétique pour l’associer à la métrique de l’espace-temps dans le cadre de l’ingénierie géométrique et dynamique pourrait nous permettre d’atteindre un niveau de compétence similaire en matière de contrôle de la force gravitationnelle.
Les sursauts radio rapides sont une catégorie étrange de phénomènes radioastronomiques observés à partir de sources spatiales profondes inconnues (la plupart sont d’origine extragalactique). Ces sursauts radio rapides (FRB) sont des impulsions radio transitoires d’une durée allant d’une fraction de milliseconde à 3 secondes [1], provoquées par un processus astrophysique de haute énergie qui n’est pas encore compris. En raison des distances cosmologiques impliquées et de l’intensité de ces signaux lorsqu’ils sont reçus sur Terre, les astronomes estiment qu’un FRB moyen libère autant d’énergie en une milliseconde que le Soleil en trois jours [2]. Les origines possibles des sursauts radio rapides ne sont pas faciles à expliquer et plusieurs théories ont été élaborées. Il y a de bonnes raisons de croire, et les faits le suggèrent, qu’ils peuvent provenir de magnétars [3] – un type d’étoile à neutrons dont le champ magnétique est supérieur à la limite de Schwinger, suffisamment élevé pour provoquer une polarisation du vide – mais il a également été noté que les FRB ont des technosignatures qui peuvent indiquer des origines artificielles, comme des signaux provenant d’une intelligence extraterrestre [4].
Figure 1. Un magnétar est un type d’étoile à neutrons doté d’un champ magnétique extrêmement puissant (~109 to 1011 T, ~1013 to 1015 G. La désintégration du champ magnétique est à l’origine de l’émission de rayonnements électromagnétiques de haute énergie, en particulier les rayons X et les rayons gamma. Il a été suggéré que les magnétars sont la source de sursauts radio rapides (FRB), notamment à la suite des découvertes faites en 2020 par des scientifiques utilisant le radiotélescope Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP)[3]. [3]
De nombreuses théories avancées pour expliquer les sursauts radio rapides impliquent des événements astrophysiques tels que les fusions d’étoiles à neutrons, mais ces événements singuliers ne peuvent pas expliquer une classe de FRBs qui se reproduisent périodiquement (certains avec la technosignature supposée d’un modèle), ce que l’on appelle les FRBs répétitifs. Les théories de l’origine magnétar sont donc séduisantes car elles offrent un cadre explicatif pour les FRBs répétitifs, comme par exemple l’émission de maser synchroton à partir de chocs magnétisés relativistes [5].
En 2022, l’équipe de chercheurs Kushwaha, Malik et Shankaranarayanan a décrit un modèle théorique dans lequel les sursauts radio rapides proviennent de la conversion d’ondes gravitationnelles en ondes électromagnétiques autour d’objets compacts extrêmement massifs dotés d’un champ magnétique extrêmement puissant, comme les magnétars. Lorsque les ondes gravitationnelles traversent la magnétosphère de ces objets compacts, l’énergie est convertie en ondes électromagnétiques par un processus connu sous le nom d’effet Gertsenshtein-Zel’dovich (effet GZ), un effet dans lequel le rayonnement électromagnétique traversant un champ magnétique transversal peut être transformé en ondes gravitationnelles (et vice-versa) par résonance d’ondes [6]. Comme l’a montré Gertsenshtein en 1961, un champ magnétique externe peut catalyser le mélange résonant entre les états des gravitons et des photons d’une manière analogue aux oscillations de saveur des neutrinos [7].
On prédit depuis longtemps que la conversion des photons en gravitons serait possible autour des étoiles à neutrons, comme les magnétars. Le physicien russe Yakov Zel’dovich [8] a souligné que le mécanisme de Gertsenshtein exigeait une cohérence entre les ondes gravitationnelles et électromagnétiques et qu’en raison du fort champ magnétique autour de ces étoiles à neutrons – générant des flux d’électrons et de positrons à partir du vide – il n’y aurait pas de résonance entraînant la formation d’une cohérence et que, par conséquent, toute transmutation pourrait être étouffée. En effet, la propagation des ondes électromagnétiques dans le plasma électron-positron du vide est plus faible que celle des ondes gravitationnelles et toute résonance potentielle entre les deux ne sera pas possible.
Cependant, malgré l’extinction potentielle due à la polarisation du vide (qui a été observée autour des étoiles à neutrons), la récente réanalyse des caractéristiques des ondes gravitationnelles traversant la magnétosphère d’un pulsar par Kushwaha, Malik et Shankaranarayanan a révélé que l’effet GZ peut expliquer bon nombre des propriétés observées des FRB répétitifs et non répétitifs [9]. Si ce modèle est correct, un tel pulsar progéniteur émettrait continuellement un rayonnement dipolaire électromagnétique et un rayonnement quadripolaire gravitationnel pendant une longue période (figure 2), et la détection de ce rayonnement pourrait valider le processus GZ pour la production de FRB et, plus important encore, constituerait la preuve d’un processus naturel servant de preuve de concept pour l’ingénierie des communications par ondes gravitationnelles à haute fréquence et d’autres technologies de contrôle de la pesanteur.
Figure 2. Schéma d’un pulsar dont l’axe du champ magnétique fait un angle de χ avec les axes de rotation. L’angle entre l’axe de rotation et la ligne de visée du détecteur est i. Image et description de l’image de [9].
Bien que l’effet GZ soit généralement inconnu des physiciens et que la plupart des propositions d’ingénierie géométrique se soient concentrées sur l’utilisation de l’effet Casimir pour générer une configuration spatio-temporelle de distorsion – comme la métrique d’Alcubierre – la possibilité d’entrer dans l’ère du contrôle de la gravité avec des dispositifs générant des ondes gravitationnelles pour des études en laboratoire et des applications technologiques n’est pas passée complètement inaperçue. Un document de référence non classifié des services de renseignement de la défense, qui contient un rapport détaillé sur le potentiel des ondes gravitationnelles à haute fréquence pour les communications, explique que les ondes à haute fréquence pourraient, en principe, transporter des informations importantes sans absorption (contrairement aux signaux électromagnétiques) et que ces signaux gravitationnels peuvent passer d’un point à l’autre ou d’un point à l’autre à travers des objets matériels sans atténuation du signal.
L’inventeur Salvatore Cezar Pais a déposé un brevet pour un générateur d’ondes gravitationnelles à haute fréquence (figure 3). Pais, connu pour d’autres brevets, notamment un projet de générateur de distorsion, décrit une nouvelle méthode acoustique de résonance vibratoire pour générer des propagations d’ondes électromagnétiques à double polarisation qui provoquent des fluctuations du champ gravitationnel lorsqu’elles se croisent. La modulation précise d’un tel processus permet théoriquement de générer des signaux d’ondes gravitationnelles de haute spécificité.
Figure 3. Schéma détaillé de Pais d’un générateur d’ondes gravitationnelles à haute fréquence avec deux cavités résonnantes à vibration acoustique remplies de gaz et à rotation inverse. La surface extérieure de l’enveloppe est chargée électriquement et vibrée par des émetteurs de micro-ondes pour générer le champ électromagnétique initial, tandis qu’un champ électromagnétique secondaire est généré par l’énergie acoustique à l’intérieur des cavités résonnantes. Lorsque les deux champs électromagnétiques se propagent l’un dans l’autre, M. Pais affirme que la conversion d’énergie transformera certaines ondes en fluctuations propagatrices du champ gravitationnel.
La perspective de la science unifiée
Bien que la capacité de générer artificiellement des ondes gravitationnelles ne soit encore que théorique et que certains puissent juger irréalisable la réalisation technologique de l’effet GZ, l’étude de la manière dont les ondes électromagnétiques peuvent être transformées en ondes gravitationnelles, ou la conversion de photons en gravitons, permettra de mieux comprendre comment la métrique gravitationnelle peut potentiellement être contrôlée par des modalités électromagnétiques pour l’ingénierie géométrique et dynamique, ce qui pourrait permettre de créer des moteurs de distorsion. Comme Nassim Haramein et la Fédération spatiale internationale le soutiennent depuis longtemps, la propulsion chimique ne nous permettra pas d’atteindre d’autres planètes et systèmes stellaires. Le physicien Eric Weinstein a récemment déclaré que « quiconque ne se concentre pas sur la nouvelle physique ne prend pas au sérieux les voyages interplanétaires » [entretien du 4 septembre 2023 d’Eric Weinstein avec Chris Williamson], et nous sommes d’accord avec lui.
En outre, il y a l’aspect astrophysique de l’exploitation de l’occurrence naturelle de l’effet GZ pour l’astronomie des ondes gravitationnelles afin de mieux comprendre le cosmos. L’équipe de chercheurs Liu, Ren et Zhang a récemment démontré la faisabilité de l’analyse des photons produits par la conversion inverse de Gertsenshtein dans la magnétosphère de planètes joviennes comme Jupiter pour étudier le bruit de fond des ondes gravitationnelles et les ondes gravitationnelles à haute fréquence de l’univers primitif [10]. Ces études astronomiques nous permettront peut-être de mieux comprendre comment l’énergie est naturellement convertie entre les phénomènes électromagnétiques et les ondes gravitationnelles qui, au niveau fondamental, ne sont tous deux qu’une activité de résonance d’ondes du champ d’énergie du point zéro.
Références
[1] « Astronomers detect a radio « heartbeat » billions of light-years from Earth ». 13 July 2022.
[2] Petroff, E.; Hessels, J. W. T.; Lorimer, D. R. (2019-05-24). « Fast radio bursts ». The Astronomy and Astrophysics Review. 27 (1): 4. arXiv:1904.07947
[3] Starr, Michelle (1 June 2020). « Astronomers Just Narrowed Down The Source of Those Powerful Radio Signals From Space ». ScienceAlert.com. Retrieved 2 June 2020.
[4] Loeb, Avi (24 June 2020). « An Audacious Explanation for Fast Radio Bursts – It’s a long shot, but could at least some of these energy blasts from across the universe come from extraterrestrial civilizations? ». Scientific American. Retrieved 11 September 2023.
[5] Lyubarsky Y., 2014. A model for fast extragalactic radio bursts. MNRAS, 442, L9 10.1093/mnrasl/slu046
[6] Gertsenshtein, M. E, (1962), “Wave resonance of light and gravitational waves,” Soviet Physics JETP, Volume 14, Number 1, pp. 84-85.
[7] A. Palessandro and T. Rothman, “A Simple Derivation of the Gertsenshtein Effect,” Physics of the Dark Universe, vol. 40, p. 101187, May 2023, doi: 10.1016/j.dark.2023.101187.
[8] Ya. B. Zel’dovich, “Electromagnetic and gravitational waves in a stationary magnetic field,” Zh. Eksp. Theor. Fiz. 68 1311-1315 (1973).
[9] S. Kalita and A. Weltman, “Continuous gravitational wave detection to understand the generation mechanism of fast radio bursts,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 520, no. 3, pp. 3742–3748, Feb. 2023, doi: 10.1093/mnras/stad392.
[10] T. Liu, J. Ren, and C. Zhang, “Detecting High-Frequency Gravitational Waves in Planetary Magnetosphere.” arXiv, Jun. 28, 2023. Accessed: Sep. 12, 2023. [Online]. Available: http://arxiv.org/abs/2305.01832