Deux physiciens pensent que nous devrions vérifier s'il y a un ancien trou noir de la taille d'un pamplemousse qui se cache dans notre système solaire. Et ce petit objet lourd pourrait en fait prendre la place d'une planète théorique qui, selon certains chercheurs, pourrait tirer sur d'autres objets de notre système solaire, la soi-disant planète 9.
Est-ce à dire qu'il y a vraiment un trou noir qui se cache dans notre coin d'espace? Non, disent les chercheurs.
Mais ils ont rassemblé un argument pour son existence qui, selon eux, est suffisamment convaincant pour mériter d'être examiné.
Voici comment ça se passe:
Loin dans les confins extérieurs du système solaire, derrière Neptune, notre planète connue la plus éloignée, orbite, il y a une poignée de petits objets qui se comportent étrangement. Ces «objets trans-nuptuniens» (TNO) se regroupent de manière inhabituelle, et ils ont tendance à tourner autour d'axes qui pointent vers une large bande du ciel, loin des plus grandes planètes connues. De plus, de manière critique, les TNO orbitent dans un plan différent de celui des huit planètes connues. Cela suggère que quelque chose d'autre les tire avec sa gravité.
Certains astronomes ont examiné ce modèle étrange, effectué des calculs et conclu qu'il devait y avoir une autre planète là-bas, une planète de 10 à 20 fois la masse de la Terre et suivant une orbite chancelante qui la porte plusieurs centaines de fois à la distance de la Terre de la Soleil. C'est une théorie bizarre, généralement appelée «planète 9», mais que les astronomes prennent au sérieux. La chasse à la planète 9 dure depuis des années, les astronomes utilisant la lumière visuelle et des télescopes infrarouges pour balayer les parties les plus à l'extérieur du système solaire.
"Ce que nous avons réalisé, c'est que la gravité est la chose importante", a déclaré Jakub Scholtz, physicien à l'Université de Durham en Angleterre et l'un des deux astronomes derrière l'idée. "Il n'est pas nécessaire que ce soit une planète. L'explication la plus banale ou peut-être la plus sensée est que c'est une planète. Mais en tant que physiciens théoriciens, nous savons que la cosmologie du début de l'univers peut très facilement introduire une gamme de nouvelles théories très intéressantes. corps - dont l'un… est des trous noirs primordiaux. "
Les trous noirs primordiaux sont différents
Habituellement, lorsque nous parlons de trous noirs, nous entendons d'énormes objets formés lorsque des étoiles géantes s'effondrent en elles-mêmes, piégeant leurs masses dans des singularités infiniment denses, entourées par des "horizons d'événements" géants desquels aucune lumière ne peut s'échapper. Mais certains cosmologistes pensent que dans les premiers moments de l'univers, quand tout était chaud et dense et s'éloignait du Big Bang, et qu'aucune étoile ne s'était encore formée, des trous noirs émergeaient déjà.
Ces fantômes primordiaux de la création de l'univers se seraient formés lorsque des morceaux de cette matière primitive étaient si étroitement écrasés qu'ils se condensaient en singularités.
"Cette partie de l'univers est si dense qu'elle devient juste un trou noir", a déclaré Scholtz à Live Science.
Ces trous noirs seraient plus petits que les trous noirs stellaires formés par l'effondrement d'étoiles massives, a déclaré James Unwin, physicien à l'Université de Chicago et co-auteur de l'article. Et selon certains modèles, ils seraient juste une poignée de fois plus lourds que la Terre.
Un trou noir de cette masse ne ressemblerait à rien, a déclaré Unwin. Son horizon d'événements serait minuscule - environ la taille d'un pamplemousse s'il fait cinq fois la masse de la Terre et la taille d'une boule de bowling à 10 fois la masse de la Terre. Mais la gravité est la gravité. Si un PBH se frayait un chemin dans notre système solaire, ce trou noir tournerait autour du soleil comme le ferait une planète, et il tirerait sur des planètes naines et des astéroïdes comme le ferait la planète 9 théorique. Il n'y aurait aucun moyen de distinguer les effets de la gravité d'une planète de ceux d'un trou noir primordial de la même masse.
Les mêmes modèles qui produisent des trous noirs primordiaux, a déclaré Unwin, offrent également la meilleure explication de la façon dont le mécanisme de Higgs (pensé pour imprégner la masse de toutes les particules) et d'autres physiques de base ont émergé dans l'univers. Il y a donc de bonnes raisons de penser que ces choses existent, qu'elles se soient ou non retrouvées depuis dans notre système solaire ou tout autre système stellaire. Mais personne n'en a jamais trouvé.
Trous noirs courbant la lumière
Cependant, il existe des preuves récentes suggérant qu'elles pourraient réellement exister, a déclaré Unwin.
"Je pense que c'est assez inconnu dans la communauté", a déclaré Unwin, "et nous essayons vraiment de le porter à une large attention."
Il y a une expérience appelée l'expérience de lentille gravitationnelle optique (OGLE) en Pologne. Il balaye le ciel à la recherche de preuves de «microlentilles» gravitationnelles, des endroits dans l'espace où une planète ou la gravité d'un autre objet a courbé le chemin d'un rayon de lumière, ce qui l'a fait toucher la Terre. Dans le cas des étoiles étudiées par OGLE, cette flexion de la lumière ressemble à l'étoile qui s'éclaircit momentanément.
Mais OGLE a rapporté quelque chose d'étrange, ont-ils déclaré. Six fois, il a repéré de très brefs événements de microlentille, d'une durée inférieure à 0,3 jour, suggérant des objets se déplaçant très rapidement entre 0,5 masse terrestre et 20 masses terrestres passant devant les étoiles. Ce n'est pas ainsi que les planètes se tournent vers OGLE, a déclaré Unwin, et il y a de bonnes raisons de soupçonner que les six objets pourraient être des trous noirs primordiaux. (Une autre possibilité est des "planètes flottantes" à déplacement très rapide se déplaçant autour des systèmes stellaires extérieurs, mais les modèles planétaires actuels ne prédisent pas que beaucoup de ces planètes zooment autour de l'univers.)
Si ces six objets étaient de petits trous noirs anciens, a déclaré Scholtz, cela signifie que ces trous noirs ne sont pas si rares dans l'univers. Vous ne vous attendriez pas à ce qu'ils apparaissent dans chaque système stellaire, a-t-il dit. Et la plupart flotteraient librement dans l'espace. Mais ce ne serait pas terriblement choquant si notre système avait de la chance et en choisissait un, a-t-il déclaré.
La théorie des trous noirs de la planète 9 explique alors deux mystères: l'anomalie trans-neptunienne de l'objet et l'anomalie OGLE.
"Ces deux choses pointent dans la même plage de masse", a déclaré Unwin. "C'est ce qui nous a rendus très excités."
"C'est l'élément clé", a ajouté Scholtz. "La planète manquante se situe entre peut-être cinq et 20 masses terrestres, et les preuves OGLE indiquent entre 0,5 et 20 masses terrestres. C'est donc une coïncidence."
Si l'anomalie TNO se révèle être un trou noir, a déclaré Unwin, c'est une affaire énorme. Cela prouverait l'existence de trous noirs primordiaux et leur fixerait une gamme de masse qui expliquerait quand exactement dans l'histoire de l'univers qu'ils ont formé - ce qui expliquerait alors comment de nombreux autres éléments physiques ont vu le jour.
Est-ce à dire que le chercheur est convaincu qu'il y a un trou noir dans notre système solaire, ou pense même qu'il y en a probablement un là-bas? Non, ont-ils dit tous les deux. Il est possible que l'anomalie TNO ne pointe pas vraiment vers un seul objet lourd, ou que l'anomalie OGLE soit un coup de chance, ou le résultat d'un équipement défectueux.
La planète 9 existe-t-elle même?
Certains astronomes doutent qu'il y ait quelque chose du tout.
"Je ne connais pas suffisamment les PBH pour savoir combien de stock il faut mettre dans la plausibilité d'en avoir un dans le système solaire éloigné", a déclaré Nathan Kaib, astronome de l'Université d'Oklahoma qui n'était pas impliqué dans les travaux d'Unwin et Scholtz. . "Cependant, je dirai que je suis quelque peu sceptique quant à la nécessité de la planète 9."
L'anomalie orbitale du TNO (objet trans-neptunien) semble être réelle, a-t-il dit, mais cette idée de la planète qui se cache au-delà des TNO ne l'explique pas si bien. Et, comme il l'a écrit dans un article publié le 2 juillet dans The Astronomical Journal, vous vous attendez à ce que Planet 9 crée d'autres anomalies qui ne se sont pas révélées dans les données.
"Cela me laisse quelque peu sceptique quant à l'existence de la planète, et si le PBH est censé produire les mêmes… effets que la planète, je suppose que je serais également sceptique à ce sujet aussi, mais cela est assez indépendant de l'idée de PBH eux-mêmes ", a déclaré Kaib.
Mais certains astronomes pensent toujours qu'il existe une planète. Et ces preuves sont suffisamment solides, et la recherche d'une planète a duré assez longtemps, a déclaré Unwin, qu'il vaut au moins la peine d'explorer si un objet semblable à une planète qui n'est pas une planète est à l'origine de l'effet.
Une façon de vérifier, ont-ils suggéré dans un article non encore évalué par des pairs publié en ligne sur le serveur de préimpression arXiv, est de rechercher des signes «d'anéantissement de la matière noire». Les théories des PBH suggèrent qu'ils seraient entourés de halos denses de matière noire qui pourraient survivre partiellement intacts même après des milliards d'années d'errance dans l'univers. Et certaines théories de la matière noire suggèrent que parfois ses particules "s'annihilent" et se transforment en photons gamma. Nous pourrions potentiellement détecter ces photons sur Terre.
(Une telle détection résoudrait de manière concluante un troisième mystère physique géant, pour ceux qui gardent une trace: si la matière noire peut se transformer en particules que nous reconnaissons de l'univers lumineux.)
Nos télescopes ont peut-être déjà capté ces photons gamma, ont écrit les chercheurs. Donc, leur prochaine étape consiste à parcourir les données du télescope spatial à rayons gamma Fermi, qui balaye de larges parcelles de ciel pour les particules, pour voir si elles peuvent en trouver des indices.
Au cas où la chasse aux rayons gamma se transformerait en un petit trou noir, a déclaré Scholtz, les possibilités sont infinies. Nous pourrions même envoyer une mission là-bas, a-t-il dit.
"C'est potentiellement l'occasion de jouer avec un vrai trou noir", a-t-il déclaré. "C'est excitant?"
Pourtant, personne ne parie encore dessus.
