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Et si Planet Nine était un petit trou noir?

Certains astronomes croient qu’il existe une planète massive, bien au-delà de l’orbite de Neptune, en orbite autour du soleil – mais après des années de recherche, les scientifiques n’ont pas trouvé ce monde théorique, qu’ils ont surnommé «Planet Nine».

Cela a incité les théoriciens à envisager une hypothèse radicale: peut-être que la planète neuf n’est pas une planète mais plutôt un petit trou noir qui pourrait être détectable à partir du rayonnement théorique émis par son bord, appelé rayonnement Hawking.

Pendant des siècles, les astronomes ont utilisé les variations des orbites planétaires pour prédire l’existence de nouvelles planètes. Lorsque l’orbite d’une planète ne correspond pas tout à fait aux prévisions basées sur tout ce que nous savons système solaire, nous devons mettre à jour notre physique (en obtenant, par exemple, une meilleure théorie de la gravité) ou ajoutez plus de planètes au mélange. Par exemple, l’incapacité des scientifiques à décrire avec précision l’orbite de Mercure a finalement conduit à la théorie de la relativité d’Einstein. Et, à l’extrémité opposée du système solaire, d’étranges comportements dans l’orbite d’Uranus ont conduit à la découverte de Neptune.

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En 2016, les astronomes ont étudié une collection d’objets extrêmement éloignés du système solaire. Appelés objets trans-neptuniens (TNO), ces minuscules corps glacés sont restés de la formation du système solaire, et ils sont assis sur une orbite solitaire et sombre au-delà de celle de Neptune (d’où le nom).

Quelques-uns de ces TNO ont des orbites étrangement groupées qui s’alignent les unes sur les autres. La probabilité que cet agrégat se produise par pure chance aléatoire est inférieure à 1%, ce qui a conduit certains astronomes à soupçonner qu’il pourrait y avoir une planète massive là-bas – quelque chose de plus grand que Neptune qui orbite plus de 10 fois plus loin du soleil que Neptune. Ils ont surnommé ce monde hypothétique Planet Nine. La gravité d’un tel objet pourrait attirer ces TNO sur des orbites groupées, selon l’idée.

Les preuves de Planet Nine ne sont cependant pas concluantes. Les observations des TNO peuvent être biaisées, de sorte que les astronomes peuvent ne pas avoir surveillé un échantillon équitable, ce qui signifie que le regroupement impair peut être un artefact de notre stratégie d’observation plutôt qu’un effet réel. Par exemple, des chercheurs ont rapporté en février que les preuves de la planète neuf – en particulier le regroupement des TNO – pourraient être le résultat de l’endroit où les astronomes pointent leurs télescopes, 45Secondes.fr a rapporté. En d’autres termes, ces TNO ne semblent se regrouper qu’en raison de nos observations «biaisées».

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De plus, il y a la réalité flagrante que, après près de cinq ans de recherche, personne n’a trouvé Planet Nine.

Une sombre motivation

Si Planet Nine est bel et bien là-bas, c’est peut-être sur une partie de son orbite qui l’éloigne si loin du soleil que nous ne pouvons pas l’observer avec la technologie actuelle. Mais même nos scans les plus profonds et les plus sensibles n’ont rien révélé.

Alors maintenant, les astronomes ont proposé une hypothèse alternative: peut-être que la planète neuf n’est pas du tout une planète mais plutôt un petit trou noir.

Les petits trous noirs (et «petit», signifie ici la taille d’une planète) sont très intéressants pour les astronomes. Tous les trous noirs que nous connaissons dans l’univers proviennent de la mort d’étoiles massives. Et comme seules les étoiles les plus massives (pas plus petites que, disons, 10 masses solaires) sont assez grandes pour former un trou noir, elles ne peuvent laisser derrière elles que des trous noirs avec une masse minimale d’environ 5 fois celle du soleil.

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Mais des trous noirs plus petits que cela auraient pu se former dans les conditions extrêmes de l’univers primitif. Ces trous noirs primordiaux pourraient inonder le cosmos. Mais les observations cosmologiques ont exclu la plupart des modèles de formation de trous noirs primordiaux, à quelques exceptions près – comme les trous noirs de la taille d’une planète.

Ainsi, si les scientifiques peuvent confirmer qu’un petit trou noir est en orbite autour du soleil, cela pourrait fournir un regard intrigant sur l’un des plus grands mystères de la cosmologie moderne.

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Un voyage périlleux

Dans les années 1970, le célèbre physicien Stephen Hawking a émis l’hypothèse que les trous noirs ne sont pas exactement 100% noirs. En raison d’une interaction complexe entre la gravité et les forces quantiques à l’horizon des événements, ou à la limite d’un trou noir, a-t-il proposé, les trous noirs peuvent en effet émettre faiblement un rayonnement, se rétrécissant lentement dans le processus.

Et quand je dis «faiblement», je le pense vraiment: un trou noir de la masse du soleil émettrait un seul photon – oui, une particule électromagnétique – chaque année. C’est désespérément indétectable.

Mais un petit trou noir à proximité (comme, par exemple, Planet Nine) pourrait être plus accessible. Des recherches antérieures avaient déjà montré que son rayonnement Hawking serait trop faible pour être vu de la Terre, mais de nouvelles recherches, publiées en janvier dans le préimpression de la base de données arXiv, a enquêté pour savoir si une mission de survol aurait une meilleure chance de repérer le rayonnement Hawking d’un tel trou noir.

Hélas, même en utilisant une flotte d’engins spatiaux légers et rapides pour parcourir le système extérieur, il est très peu probable que nous apercevions la planète neuf à travers son rayonnement Hawking. Le rayonnement est tout simplement trop faible, et comme nous ne connaissons pas l’emplacement du trou noir, nous ne pouvons pas garantir que nous pourrons nous approcher suffisamment dans un survol fortuit.

Mais tout espoir n’est pas perdu. Si les scientifiques peuvent déterminer de manière plus concluante l’emplacement de l’hypothétique Planète Neuf à l’aide d’autres observations et qu’il se révèle être un trou noir, alors une mission ciblée peut voler près de son horizon d’événements et éventuellement l’orbiter.

Là, nous aurions un accès d’observation direct à l’un des environnements gravitationnels les plus extrêmes de l’univers. Pas étonnant que les astronomes soient enthousiasmés par la perspective d’un trou noir dans notre arrière-cour solaire. Une mission là-bas serait incroyablement coûteuse et prendrait beaucoup de temps. Mais nous avons l’expérience de ce genre de missions à longue distance sous la forme de New Horizons, la sonde de la NASA qui navigue actuellement à travers la ceinture de Kuiper. Il est à notre portée technologique de concevoir et de piloter une version à plus long terme de New Horizons pour visiter un trou noir à proximité.

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Et cela en vaudrait totalement la peine.

Les trous noirs sont peut-être les objets les plus mystérieux du cosmos, et nous ne les comprenons pas entièrement. En particulier, le rayonnement de Hawking lui-même nous apprendrait la relation entre la gravité et la mécanique quantique à petite échelle. Si Planet 9 est un trou noir (et c’est un gros « si » en effet), d’ici quelques années, nous pourrions lancer une mission pour l’observer en détail et, espérons-le, répondre à de longues questions de physique.

Nous aurions une fenêtre sur la toute nouvelle physique, et elle resterait juste là, attendant que nous la regardions.

Paul M. Sutter est astrophysicien à SUNY Stony Brook et le Flatiron Institute, hôte de Demandez à un Spaceman et Radio spatiale, et auteur de Votre place dans l’univers.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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