Luca Comisso et Felipe A. Asenjo décrivent un cadre mathématique, la reconnexion gravitationnelle, pour étudier les échanges d’énergie et de quantité de mouvement entre gravité et matière. L’idée reste théorique et devra être éprouvée dans des situations extrêmes, comme les fusions de trous noirs.
L’étude, intitulée « Reconnection of Gravitational Fields », est signée par Luca Comisso, chercheur associé à l’université Columbia et au Columbia Astrophysics Laboratory, et par Felipe A. Asenjo, de l’Universidad Adolfo Ibáñez, au Chili. Les deux auteurs appellent ce processus la « reconnexion gravitationnelle ». Pour l’instant, l’idée reste purement mathématique. Selon eux, elle pourrait à terme aider les physiciens à comprendre des événements extrêmes comme les collisions de trous noirs, où l’espace-temps est trop déformé pour que les calculs soient aisés.
Des feuillets plutôt que des lignes
L’idée s’inspire de la reconnexion magnétique, le phénomène à l’origine des éruptions solaires. Comisso explique : « La reconnexion magnétique, c’est quand ces lignes de champ, dans une configuration bien particulière, se rompent puis se rattachent selon une autre configuration ». Il ajoute : « En se rompant et en se reconnectant, elles libèrent de l’énergie ».
La gravité fonctionne différemment, car l’espace-temps a quatre dimensions. « Comme l’espace-temps est à quatre dimensions et non à trois, la gravité fait intervenir quelque chose comme des « feuillets » de champ plutôt que des lignes de champ », précise Comisso. Ces feuillets sont des outils mathématiques, et non des objets physiques. Dans des conditions idéales, ils restent connectés. Lorsque ces conditions ne sont plus réunies, leurs connexions peuvent changer.
Une reformulation équivalente des équations d’Einstein
Selon le résumé de l’article, les auteurs travaillent avec une formulation en tétrades de la relativité générale, une autre manière d’écrire les équations d’Einstein. Dans ce cadre, une « condition idéale de type Ohm » maintient les feuillets du champ gravitationnel connectés. L’article établit des moyens de mesurer le taux de reconnexion et montre que la reconnexion modifie la façon dont l’énergie et la quantité de mouvement sont échangées entre la gravité et la matière.
Ces travaux ne modifient pas la relativité générale. Ils reposent sur une reformulation mathématiquement équivalente aux équations d’Einstein, mais qui utilise d’autres variables, ce qui les fait ressembler aux équations décrivant les plasmas. Ils prolongent un article publié plus tôt en 2026 dans Physical Review Letters, rédigé avec Maricarmen A. Winkler, sur les champs gravitationnels « gelés » (« frozen-in »). Cet article avait mis au jour des limites cachées à l’évolution de l’espace-temps. « Les équations d’Einstein contiennent des contraintes sur la façon dont l’espace-temps peut évoluer qui ne sont pas immédiatement apparentes », explique Asenjo.
Vers la fusion de trous noirs
Comisso et Asenjo appliquent depuis longtemps la physique des plasmas à la gravité. En 2021, ils ont proposé la reconnexion magnétique comme moyen d’extraire de l’énergie des trous noirs en rotation.
L’étape suivante consiste à tester comment ce processus se déroulerait dans des contextes précis, comme la fusion de trous noirs, et à déterminer s’il a des effets mesurables. Luca Comisso espère que cette méthode permettra, à terme, de prédire la quantité d’énergie libérée par de tels événements et les traces qu’ils pourraient laisser dans les ondes gravitationnelles captées par des détecteurs comme LIGO. La recherche a été financée par la National Science Foundation et la NASA.
Article : « Reconnection of gravitational fields » – Auteurs : Luca Comisso et Felipe A. Asenjo – DOI : doi.org/10.1103/lmqy-pf9k
