Des trous noirs de la taille d'un atome d'hydrogène pourraient traverser le système solaire sans être remarqués. Mais leurs jours de discrétion sont peut-être comptés.
Deux équipes de chercheurs proposent des méthodes pour rechercher ces minuscules objets hypothétiques, qui auraient la masse d'un astéroïde. Parce qu'ils se seraient formés à l'aube de l'univers, on les appelle trous noirs primordiaux.
S'ils existent, les trous noirs primordiaux de cette gamme de masse pourraient expliquer une partie ou la totalité de la matière noire de l'univers (SN: 07/08/16). Cette source invisible et inconnue de masse exerce une influence gravitationnelle sur les galaxies et, de manière déconcertante, semble dépasser la matière normale d'environ 6 contre 1. Les recherches approfondies de particules subatomiques qui pourraient expliquer la matière noire se sont révélées vaines, ce qui met l'accent sur les trous noirs primordiaux (SN: 26/08/24).
Les trous noirs se forment généralement lorsqu'une étoile mourante s'effondre, ce qui donne naissance à un trou noir dont la masse est au moins plusieurs fois supérieure à celle du Soleil. Certains scientifiques pensent que des trous noirs plus petits auraient pu se former dans l'univers primitif, peut-être à cause de fluctuations quantiques qui auraient provoqué l'effondrement direct de certaines parties de l'espace.
Lorsqu'un tel trou noir primordial passe à proximité d'une planète, il pourrait produire des effets notables malgré sa petite taille, rapportent des chercheurs le 17 septembre à Examen physique D« L’attraction gravitationnelle incroyablement forte de ce trou noir primordial aura pour effet de faire osciller Mars sur son orbite autour du Soleil », explique la cosmologiste Sarah Geller, membre de la National Science Foundation basée à l’Université de Californie à Santa Cruz. À l’avenir, Geller et ses collègues prévoient de s’associer à des chercheurs spécialisés dans les simulations détaillées du système solaire pour analyser les données à la recherche d’oscillations.
De même, le survol d'un trou noir primordial pourrait perturber les satellites GPS et les réseaux de satellites similaires, rapportent le cosmologiste Sébastien Clesse et ses collègues le 16 septembre dans la même revue. Si un trou noir primordial de la masse d'un astéroïde frôlait la Terre à des milliers ou des centaines de milliers de kilomètres, les satellites pourraient changer d'altitude d'une quantité minime mais détectable. « C'est très excitant de savoir que nous disposons de sondes qui pourraient être utilisées pour détecter de véritables trous noirs naissants dans le système solaire », déclare Clesse, de l'Université Libre de Bruxelles en Belgique.
Les trous noirs primordiaux de la masse d'un astéroïde pourraient traverser le système solaire interne une fois par décennie seulement. Heureusement, les scientifiques disposent de données sur les trajectoires des satellites pendant des décennies. Il en va de même pour l'orbite de Mars, grâce aux rovers et aux satellites qui entourent la planète.
Par rapport à la technique de l’oscillation planétaire, la recherche par satellite serait sensible aux trous noirs primordiaux de plus petite masse. « C’est très complémentaire », explique l’astrophysicien et métrologue Bruno Bertrand de l’Observatoire royal de Belgique à Uccle, co-auteur de l’étude sur les satellites.
Les astéroïdes ordinaires pourraient imiter la signature des trous noirs primordiaux. Mais les trous noirs auraient une vitesse d'environ 200 kilomètres par seconde et proviendraient de l'extérieur du système solaire. C'est rare pour des roches spatiales (SN: 12/09/19). « Nous n’avons jamais vu passer dans le système solaire un objet présentant les caractéristiques que nous associerions au transit d’un trou noir », explique le physicien Ben Lehmann du MIT, co-auteur de l’article sur la méthode planétaire. Pour étayer cette hypothèse, les scientifiques devraient idéalement détecter une oscillation en temps réel et rechercher des roches spatiales qui pourraient l’expliquer.
D’autres effets susceptibles de modifier les orbites planétaires devraient également être pris en compte, comme le vent solaire de particules chargées qui s’échappe du Soleil, explique l’astrophysicien Andreas Burkert de l’université Ludwig-Maximilians de Munich en Allemagne, qui n’a pas participé aux deux études. Et la technique des satellites pourrait être particulièrement difficile, dit-il, arguant qu’un trou noir primordial passant suffisamment près de la Terre pour être détecté pourrait être un événement extrêmement rare. Pour l’instant, Burkert dit donc : « Je ne pense pas que ce soit réaliste. » Mais « je suis optimiste quant au fait que cela pourrait être possible à un moment donné. »
