Des planètes faites de matière noire : et si c’était possible ?

On sait qu’il existe d’autres planètes que la Terre : ce sont des exoplanètes. L’objectif, grâce à des instruments comme le télescope spatial James Webb, est d’en détecter la composition atmosphérique— et peut-être, un jour, des signes de vie. Toutes ces recherches se font dans le domaine de la matière ordinaire. Une équipe de physiciens a imaginé un type d’exoplanète totalement en dehors du modèle standard.

« L’hypothèse la plus répandue est que toutes les exoplanètes sont constituées de matière ordinaire. Cependant, nous proposons une possibilité non conventionnelle selon laquelle certaines exoplanètes pourraient être constituées de matière noire », écrivent ces physiciens théoriciens dans un papier mis en ligne sur arxiv, le 21 mars 2023. Ils nomment ces objets des « exoplanètes sombres ».

Tout cela relève exclusivement du domaine de la physique théorique. En premier lieu, parce que ces travaux n’ont pas encore été publiés dans une revue scientifique (et n’ont donc pas été relus par des pairs). La matière noire elle-même a un statut quelque peu particulier : bien que notre conception de l’Univers repose aujourd’hui sur le postulat de son existence, elle n’a jamais été observée directement. Elle est censée faire office de « colle » gravitationnelle pour les galaxies (à ne pas confondre avec l’énergie noire, quant à elle reliée à l’expansion de l’Univers).

Les chances de trouver réellement une planète composée de matière noire paraissent d’autant plus minces — cette matière étant sombre, insaisissable, à l’heure actuelle. Mais sur quoi repose la proposition de ces physiciens ?

« Un état macroscopique de matière noire »

La matière noire est usuellement recherchée à l’échelle microscopique de particules. Mais, dans leurs travaux, ces physiciens évoquent des composites : la possibilité de véritables macrostructures composées de matière noire.

« Un état macroscopique de matière noire dont la masse et/ou le rayon sont similaires à ceux d’une planète se comportera comme une exoplanète sombre s’il est lié à un système stellaire, même si la physique sous-jacente de l’objet ressemble à quelque chose d’entièrement différent », détaillent les physiciens dans leur étude.

La physique d’une telle exoplanète pourrait ne ressembler à rien de ce que nous connaissons. Par exemple, elle pourrait avoir une densité infime de 0,03 gramme par centimètre cube — ce qui semble totalement surréaliste –, ou inversement, avoir une densité plus grande qu’une planète faite de fer. « À l’heure actuelle, il n’existe pas de telles valeurs aberrantes », indiquent les auteurs, mais ils suggèrent que nous soyons peut-être tout bonnement pas encore capables de les détecter.

Le seul moyen d’en détecter une, selon, eux, serait que l’exoplanète sombre soit reliée « gravitationnellement » à une étoile, déjà intégrée in situe à un système et non simplement flottante. On pourrait alors mobiliser des techniques de détection indirectes grâce à la lumière — ce qui permet de savoir la masse, le rayon, la densité d’une exoplanète. « Une autre possibilité est que si une DEP [exoplanète sombre] flottante passe à côté d’une étoile, ses interactions avec l’étoile pourraient la ralentir suffisamment pour lui permettre de se lier à l’étoile » et ainsi autoriser son éventuelle détection, suggèrent-ils également.

Comme l’admettent les auteurs eux-mêmes, une théorie aussi culottée mérite encore bien davantage d’études. Comment une telle planète se formerait ? Quelle serait l’abondance de ce type d’objets dans l’Univers ? Quel impact sur les autres astres et planètes ? Le cosmos est un ensemble systémique : une hypothèse sur une fraction de celui-ci a d’énormes implications, raison pour laquelle même une théorie nécessite souvent plus d’une étude pour être pleinement construite.