La Planète 9 serait-elle un mini trou noir capturé par notre système solaire ?

« Et si la Planète Neuf était un trou noir primordial ? » : voici la proposition très sérieuse de deux physiciens, qui ont publié une étude sur la plateforme arXiv.org le 24 septembre 2019. Dans ce document, les scientifiques explorent l’hypothèse que Phattie, une planète hypothétique du système solaire, serait un trou noir dont ils donnent l’échelle exacte.

L’existence possible d’une neuvième planète (neuvième car quoi qu’en dise l’administration Trump, Pluton n’est pas une planète même si des chercheurs aimeraient qu’elle le redevienne) dans le système solaire a été envisagée car l’orbite d’objets se trouvant dans la ceinture de Kuiper (une zone en forme d’anneau au-delà de Neptune, composée de petits corps) semblait perturbée. « La capture d’une planète flottante est l’une des principales explications de l’origine de la Planète Neuf et nous montrons que la probabilité de capturer un trou noir primordial est comparable », écrivent les chercheurs. Par « capture », il faut comprendre que cet astre se serait formé en dehors du système solaire. Les auteurs accompagnent leur démonstration d’une représentation de ce trou noir potentiel, qui ferait 9 centimètres de diamètre.

Voici comment les scientifiques représentent ce trou noir dans leur étude.

Source : Capture d'écran J. Scholtz, J. Unnwin (photo modifiée)

Qu’est-ce qu’un trou noir primordial ?

Lorsque l’on s’intéresse aux trous noirs, on peut spontanément imaginer cet objet céleste comme une énorme sphère invisible et gigantesque (ou comme un petit personnage emo, dans cette vidéo beaucoup trop mignonne de la Nasa sur les trous noirs). Il existe effectivement d’énormes trous noirs, qui peuvent faire des dizaines de milliards de masses solaires. On utilise l’expression « trou noir supermassif » pour désigner ceux dont la masse est d’au moins un million de fois celle du Soleil. Il existe aussi des trous noirs plus légers, qualifiés de « stellaires », qui font généralement entre 10 et 24 masses solaires.

Ici, la Planète Neuf est assimilée à un « trou noir primordial ». Comme l’explique la Nasa, ce sont les plus petits trous noirs connus : leur taille serait comparable à celle d’un seul atome mais leur masse pourrait être équivalente à celle d’une montagne. Dans leur étude, les chercheurs rappellent que la masse de l’hypothétique Planète Neuf a été estimée à environ 5 à 15 masses terrestres. Ils reprennent cette estimation dans leur étude et s’en servent pour créer le schéma du trou noir, visible ci-dessus. Le dessin représente un trou noir primordial de 5 masses terrestres à l’ « échelle exacte ». En légende, les auteurs précisent : « Notez qu’un trou noir primordial de 10 masses terrestres est approximativement de la taille d’une boule de bowling à 10 quilles ».

Cette boule de bowling a la même taille qu'un trou noir de 10 masses solaires.

Source : Pixabay/CC0 Domaine public (photo recadrée)

Si Phattie est bien un trou noir, comment le détecter ?

Les scientifiques ont utilisé le relevé astronomique OGLE, « Optical Gravitational Lensing Experiment », un projet de l’université de Varsovie qui exploite ce qu’on appelle l’effet de microlentille gravitationnelle (qui aide à étudier des objets émettant peu de lumière) pour étudier la matière noire. Il existe des « anomalies gravitationnelles » dans ce relevé que les chercheurs associent à des objets dont la masse serait estimée entre 0,5 et 20 masses terrestres. Ils ont envisagé la possibilité qu’il puisse s’agir d’ « une population inattendue de planètes flottantes » ou de « trous noirs primordiaux ». Dans le deuxième cas, les scientifiques explorent la possibilité, qu’ils jugent « plus intéressante » que les anomalies soient liées à un trou noir primordial capturé par le système solaire.

Verdict ? « Ce scénario n’est pas déraisonnable », écrivent les scientifiques. En admettant que Phattie existe et qu’elle soit bien un trou noir, qu’est-ce que cela change ? Les auteurs rappellent que pour l’instant, les tentatives pour prouver l’existence de la Planète Neuf reposent sur l’utilisation d’instruments optiques et infrarouges. Or, si cet astre est un trou noir, il vaudrait mieux utiliser des rayons X ou gamma, par exemple, pour essayer de le détecter. « Si les recherches conventionnelles ne parviennent pas à trouver la Planète Neuf et que les preuves d’anomalies […] continuent de croître, l’hypothèse du trou noir primordial pour la Planète Neuf deviendra une explication convaincante », concluent les physiciens.

Une première version de cet article mentionnait que la masse du trou noir était située entre 5 et 15 masses solaires. Il s’agit en fait de masses terrestres. L’article a été corrigé et mis à jour.