Des planètes pourraient tourner autour d’un trou noir supermassif plutôt qu’une étoile

Quand on pense à une planète, on l’imagine en train de tourner autour d’une étoile, comme la Terre autour du Soleil. Mais des planètes pourraient aussi être en orbite autour d’imposants trous noirs. Une équipe de scientifiques japonais a tenté d’expliquer pourquoi dans un article publié sur la plateforme arXiv.org le 17 septembre 2019, repéré par NewScientist.

« Nous avons découvert qu’une nouvelle classe de planètes peut se former autour d’un trou noir supermassif », annoncent les auteurs au début de leur étude. On considère habituellement que les planètes naissent dans des disques protoplanétaires, des anneaux de gaz et de poussières qui entourent une étoile quand elle est encore jeune. Pour ces scientifiques, il ne s’agirait pas du seul lieu où ce processus peut se produire : la naissance des planètes pourrait aussi avoir lieu dans un disque autour d’un trou noir supermassif, c’est-à-dire dont la masse équivaut au moins à un million de fois celle du Soleil.

Un disque protoplanétaire.

Source : Pxhere/CC0 Domaine public (photo recadrée)

Un trou noir est une région de l’espace très compacte. Son champ gravitationnel est si intense qu’aucune matière qui y tombe ne peut s’en échapper, pas même la lumière. Comme le rappellent les auteurs, on admet que la plupart des grandes galaxies possèdent un trou noir supermassif en leur centre. La première image d’un trou noir, présentée en avril dernier, a été dans le sens de cette hypothèse. La matière en orbite autour d’un trou noir forme ce qu’on appelle un disque d’accrétion, sous l’effet de la force gravitationnelle du trou noir. « Le gaz et les poussières forment un tore [ndlr : une surface en forme de donut] géométriquement et optiquement épais », écrivent les auteurs.

« C’est le même principe »

Les scientifiques ont cherché à savoir si ce disque entourant un trou noir pouvait accueillir le même processus que celui à l’œuvre dans un disque protoplanétaire. Dans ce dernier, les planètes peuvent se former par agglomération de la matière et grâce au phénomène de gravité. Qu’en est-il autour d’un trou noir ? Les chercheurs assurent que les poussières peuvent aussi coaguler pour former des planètes. « C’est le même principe que la formation des planètes normales autour des étoiles », résume Keiichi Wada, professeur à l’université de Kagoshima et co-auteur de l’étude, auprès de NewScientist.

Un trou noir supermassif.

Source : Wikimedia/CC/NASA/JPL-Caltech (photo modifiée)

D’après leurs analyses, des planètes pourraient très bien se former dans le disque de gaz des trous noirs supermassifs. Ils précisent toutefois que ce processus devrait plutôt se produire dans des disques de galaxies actives qui ont « une faible luminosité », comparée à celle d’autres galaxies actives bien plus brillantes (comme les quasars). Les planètes seraient probablement en orbite à une distance de 10 à 13 années-lumière du trou noir, ce qui ne les exposerait quasiment pas aux effets de la relativité générale, comme la dilatation temporelle. De telles planètes pourraient avoir des masses importantes, de l’ordre de 10 fois celle de la Terre.

Mais comment observer ces planètes ?

« Observer des planètes autour de trous noirs supermassifs devrait être un challenge », concluent les scientifiques, car « les techniques standard pour détecter des exoplanètes autour d’étoiles […] sont sans espoir ». Selon eux, il faudrait probablement recourir à l’astronomie en infrarouge (l’étude de ce type de rayonnement émis par les astres) pour espérer observer directement de telles planètes, si elles existent bien.