Un trou noir de la taille d’une planète, dévoreur de comètes ? C’est possible. Et s’il y en a un dans le très lointain système solaire, deux chercheurs pensent savoir comment le trouver.

Image d’entête : représentation artistique d’une comète détruite par un trou noir. De nouvelles recherches suggèrent que nous pouvons détecter de telles rencontres depuis la Terre, indiquant de la présence de ce trou noir hypothétique. (M. Weiss/ CFA Harvard)

Vous avez peut-être entendu parler de la planète 9, une planète hypothétique supposée exister dans les confins du système solaire. Il est possible que ce ne soit pas une planète, mais un minuscule trou noir.

Précédemment :

De nouvelles recherches décrivent une stratégie potentielle pour détecter ce supposé trou noir, dans le cadre d’une recherche qui pourrait commencer dès l’année prochaine.

Dans une étude publiée la semaine dernière, les astronomes de Harvard Avi Loeb et Amir Siraj ont proposé une nouvelle stratégie pour détecter un trou noir de la taille d’un pamplemousse dans le système solaire externe. En utilisant l’Observatoire Vera-C.-Rubin, toujours en construction au Chili, les astronomes pourraient indirectement détecter cet objet en l’observant faire ce que les trous noirs font le mieux : engloutir de la matière.

La raison pour laquelle on pense qu’un trou noir pourrait se cacher là est liée à une série d’observations astronomiques inexpliquées. Quelque chose, que nous ne connaissons pas, semble affecter un groupe d’objets au-delà de l’orbite de Neptune.

L’étrange orbite des 6 objets transneptuniens de la ceinture de Kuiper et celle de la Planète 9. (Caltech/R. Hurt (IPAC))

Une explication possible est une planète non détectée, appelée Planète Neuf, avec une masse comprise entre 5 et 10 masses terrestres et sur une orbite allongée de 400 à 800 UA du Soleil, où 1 UA (unité astronomique) est la distance moyenne de la Terre au Soleil. Récemment, les scientifiques ont proposé une autre explication : un trou noir primordial d’une masse similaire.

Le fait que nous puissions avoir un ancien trou noir à l’intérieur de notre système solaire n’est pas aussi étrange que cela puisse paraître. Comme Loeb l’explique, il est possible que les trous noirs primordiaux soient responsables de ce que les scientifiques pensent être de la matière noire dans l’univers. Si c’est le cas, il devrait y avoir un nombre considérable de trous noirs, il n’est donc pas idiot de penser que l’un d’entre eux a été piégé dans notre système solaire.

Toujours selon Loeb, si le trou noir est de la matière noire, il devrait y en avoir 50 billiards (1 suivi de 15 zéros) comme elle dans la seule Voie lactée pour constituer la masse entière de la galaxie de la Voie lactée, qui pèse un millier de milliard de masses solaires.

Trouver un objet avec un horizon des événements (la limite d’un trou noir à partir de laquelle même la lumière ne peut s’en échapper) de la taille d’un pamplemousse peut sembler ridicule, mais ces objets massivement lourds peuvent faire des ravages dans leur environnement local. C’est exactement ce sur quoi Loeb et Siraj comptent, car l’hypothèse veut qu’un trou noir devrait aspirer occasionnellement les objets du nuage d’Oort, à savoir des comètes.

Pris dans les griffes du trou noir et se rapprochant progressivement de sa perte, une comète devrait commencer à fondre en interagissant avec les gaz chauds qui s’accumulent dans la région. Ce processus devrait produire une signature de radiation détectable depuis la Terre, que les scientifiques appellent une “Flambée d’accrétion” (accretion flare).

La nouvelle étude montre que si la planète 9 est un trou noir, les comètes résidant à la périphérie du système solaire, le nuage de Oort, qui l’impacteraient, seraient détruites par sa forte force de marée gravitationnelle et produiraient une flambée en moins d’une seconde.

Si la comète est assez grosse, elle devrait être détectable grâce au Legacy Survey of Space and Time (LSST), qui devrait commencer l’année prochaine à l’observatoire Rubin. Ce télescope est idéal pour cette tâche en raison de son champ de vision exceptionnellement large. Les astronomes n’ont qu’une idée très approximative de l’endroit où ils doivent chercher la planète 9 ou le trou noir, mais le LSST couvrira la moitié du ciel et effectuera 824 passages répétés à chaque endroit sur une période de 10 ans.

Selon Loeb :

Si la planète 9 est un trou noir, nous nous attendons à voir au moins quelques éclats environ un an après que la LSST aura commencé à surveiller le ciel.

Ce n’est pas la première proposition pour détecter un éventuel trou noir. Au début de l’année, Edward Witten, physicien à l’Institute for Advanced study (États-Unis), a élaboré une suggestion selon laquelle des centaines de vaisseaux spatiaux pourraient être envoyés dans le système solaire extérieur. Des modifications de leurs horloges sensibles signaleraient la présence d’un fort champ gravitationnel produit par un minuscule trou noir. Cela semble intéressant, mais la nouvelle idée de Loeb et Siraj est plus pratique.

Jakub Scholtz, un chercheur à l’Institut de Phénoménologie de la Physique des Particules de l’université de Durham au Royaume-Uni, et son collègue James Unwin de l’université de l’Illinois à Chicago, a publié l’année dernière une étude soutenant que la planète 9 pourrait en fait être un trou noir. Il a déclaré que les chances que notre système solaire capture un trou noir sont d’environ 50-50, donc si les auteurs peuvent tester cela, « nous devrions aller de l’avant et le faire ».

S’il s’avère qu’il y a un trou noir primordial là-bas, dans notre propre système solaire, ce sera un choc pour notre conception des choses. Et cela entraînera immédiatement un tas de questions. Et avec un peu de chance, une mission pour aller étudier la région.

Selon Loeb :

La périphérie du système solaire est notre arrière-cour. Trouver la planète 9, c’est comme découvrir un cousin qui vit dans la remise derrière votre maison et dont vous n’avez jamais entendu parler. Cela soulève immédiatement des questions : pourquoi est-elle là ? Comment a-t-il obtenu ses propriétés ? A-t-elle façonné l’histoire du système solaire ? Y en a-t-il d’autres comme elle ?

Quoi qu’il en soit, le projet LSST produira des résultats significatifs, car l’absence de preuve de trou noir pourrait indiquer d’autres possibilités, comme le fait que la planète 9 soit réellement une planète. L’esprit est stupéfait de voir tout ce que nous ne savons pas encore sur notre propre système solaire.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters : Searching for Black Holes in the Outer Solar System with LSST et présentée sur le site du Center for Astrophysics de l’université d’Harvard : Harvard Scientists Propose Plan to Determine If Planet Nine Is a Primordial Black Hole.