Au cours des deux dernières décennies, l’étude des vagues scélérates océaniques a attiré beaucoup d’attention, notamment grâce à la première mesure scientifique le 1er janvier 1995 (la vague Draupner), au pied d’une plate-forme pétrolière en mer du nord. Bien que les vagues scélérates soient des vagues géantes d’une hauteur exceptionnelle, il est bien connu des marins qu’elles sont souvent accompagnées de creux très profonds, appelés aussi « trous dans la mer ». Des études ont confirmé que des vagues géantes se forment avec une plus grande régularité dans les régions balayées par des courants puissants, par exemple, le courant des Aiguilles autour de l’Afrique du Sud, le Kuroshio au large du Japon, le Gulf Stream à l’Est des États-Unis, et dans le fameux triangle des Bermudes.
Dans ces eaux, les ondes de surface rencontrent des courants circulant dans le sens opposé. Après l’analyse d’images satellites, des scientifiques ont récemment révélé la formation de « tourbillons », qui restent intacts pendant des mois. Ces tourbillons ont été nommés les trous noirs océaniques, par analogie au trou noir gravitationnel en astrophysique. Le domaine de la photonique permet de développer des expériences simples de laboratoire qui imitent des phénomènes naturels très divers, tels que la formation de vagues scélérates océaniques, ou l’observation d’effets gravitationnels connus en astrophysique.
La base de ces expériences d’imitation est une propagation particulière de la lumière dans une fibre optique. Jusqu’à présent, les dynamiques sont reproduites dans des tests de propagation simple sans interaction entre diverses ondes lumineuses. D’importants progrès dans la compréhension des vagues scélérates sont liés aux précédents travaux réalisés avec les ondes lumineuses à l’ICB. Aujourd’hui, grâce à de nouvelles solutions théoriques de collègues italiens, les chercheurs de l’ICB ont réussi à reproduire, pour la première fois, l’analogue d’un trou noir océanique dans une fibre optique standard utilisée pour les télécommunications.
Dans ce travail, les chercheurs ont réussi à mettre en œuvre un système optique analogue au croisement de deux mers, qui est décrit par le même système d’équations. Dans certaines conditions, l’expérience montre alors la génération d’une onde scélérate optique sombre, qui est un trou transitoire de lumière où l’intensité optique est nulle au centre. De plus, les propriétés dynamiques de cette onde lumineuse complexe impliquent une déformation de l’espace-temps analogue au trou noir en astrophysique.
Ces nouveaux résultats, publiés ce mois-ci dans la revue prestigieuse Scientific Reports, ouvrent de nouvelles voies pour mieux comprendre les phénomènes ou objets naturels complexes qui
sont difficilement accessibles en hydrodynamique ou en astrophysique.
> Le site du laboratoire ICB
> L’article publié sur le site Scientific Reports
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