Un objet inconnu a traversé la ligne de visée d’une étoile du Grand Nuage de Magellan pendant une heure

Une observation inattendue au cœur d’une galaxie satellite

Des astronomes ont pointé la Caméra pour l’Énergie Sombre (DECam) vers une galaxie satellite voisine et ont repéré un objet mystérieux. Ce corps céleste est passé entre la Terre et l’une des étoiles de cette galaxie lors d’un événement inhabituel qui a duré environ une heure. Bien qu’il puisse s’agir d’une planète errante, les auteurs d’une nouvelle étude privilégient une explication beaucoup plus exotique. Cet objet aurait pu être créé dans les toutes premières secondes de la formation de notre univers.

L’équipe scientifique a baptisé cet objet « Phoebe ». Selon leurs calculs, il est cinq ordres de grandeur plus probable que « Phoebe » fasse partie de notre propre galaxie plutôt que d’une autre structure. Cette découverte relance les hypothèses sur les éléments formés dans les premiers instants du cosmos.

Les méthodes modernes d’observation offrent différentes options aux astronomes pour chercher des exoplanètes. Ils examinent généralement les baisses de luminosité lorsqu’une planète passe devant son étoile hôte selon notre perspective, ou ils recherchent les « oscillations » caractéristiques des étoiles causées par l’attraction gravitationnelle de la planète sur son hôte. Lorsqu’il s’agit de planètes flottantes, parfois appelées « planètes errantes », les options sont beaucoup plus limitées. Les chercheurs se retrouvent contraints d’utiliser l’imagerie directe ou de s’en remettre à la méthode beaucoup plus efficace de la microlentille gravitationnelle.

La mécanique complexe de la microlentille gravitationnelle

Ce phénomène optique repose sur des principes physiques très spécifiques permettant de sonder les profondeurs cosmiques. L’agence spatiale américaine donne des précisions sur ce mécanisme. « La lentille gravitationnelle est un effet observationnel qui se produit parce que la présence de masse déforme le tissu de l’espace-temps, un peu comme le creux qu’une boule de bowling fait lorsqu’elle est posée sur un trampoline », explique la NASA sur son site officiel.

Le principe se manifeste à différentes échelles spatiales. « L’effet est extrême autour des objets très massifs, comme les trous noirs et les galaxies entières. Mais même les étoiles et les planètes provoquent un degré de déformation détectable, appelé microlentille », poursuit l’agence spatiale.

Concrètement, lorsque l’étoile ou la planète en question se trouve entre la Terre et un autre élément lointain dans l’espace, cette déformation spatio-temporelle agit comme une lentille. Elle amplifie la lumière provenant de l’objet le plus éloigné. Ce processus permet potentiellement aux scientifiques de détecter la présence de l’objet jouant le rôle de lentille, alors qu’ils n’auraient autrement pas pu soupçonner son existence.

La quête des insaisissables trous noirs primordiaux

L’équipe à l’origine de cette récente étude, qui n’a pas encore été évaluée par des pairs, s’intéressait initialement à la découverte de planètes errantes. Leurs travaux visaient simultanément à identifier des objets hypothétiques connus sous le nom de trous noirs primordiaux. Ces astres théoriques auraient pu se former dans les premières secondes de l’univers, lorsque toute la poussière et le gaz destinés à créer les étoiles et les galaxies étaient beaucoup plus densément regroupés.

Jusqu’à présent, aucune preuve adéquate de l’existence de ces trous noirs primordiaux n’a été trouvée. En dirigeant l’instrument DECam vers le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite proche de la Voie lactée, cette équipe estime avoir trouvé un candidat sérieux à l’intérieur du propre halo galactique de notre système.

Les chercheurs détaillent leur approche statistique dans leur document de recherche. « La microlentille gravitationnelle est connue comme une méthode productive pour la découverte et la caractérisation des exoplanètes, mais elle fournit un moyen expérimental pour contraindre l’abondance des trous noirs primordiaux », écrivent-ils. « Ici, nous rapportons la découverte d’un événement de microlentille d’une durée d’une heure. Une analyse probabiliste de la profondeur optique indique que l’objet lentille, que nous appelons Phoebe, a 5 ordres de grandeur plus de probabilités de faire partie du halo de matière noire de la Voie lactée que de faire partie du contenu stellaire de la Voie lactée et du Grand Nuage de Magellan. »

La véritable identité de Phoebe : géante gazeuse ou corps compact ?

Le passage de « Phoebe » entre la Terre et une étoile du Grand Nuage de Magellan a provoqué une légère augmentation de la luminosité de cette dernière durant environ une heure. La difficulté principale consiste désormais à déterminer l’emplacement exact de cet objet. S’il fait partie du Grand Nuage de Magellan, cela impliquerait qu’il s’agit d’un objet de grande taille, peut-être une planète flottante ou une planète sur une orbite très large, avec une masse d’environ 0,1 masse solaire. Pour donner un ordre d’idée comparatif, Jupiter représente environ 0,000954588 masse solaire.

Si cette première hypothèse venait à être confirmée, il s’agirait d’une découverte incroyable qui représenterait la toute première exoplanète extragalactique détectée par microlentille. L’équipe suggère néanmoins une autre option impliquant que « Phoebe » soit beaucoup plus petit, avec une masse équivalente à environ trois fois celle de notre Lune, et qu’il se situe à l’intérieur de notre halo galactique.

Avec une telle proximité, ses dimensions seraient bien inférieures à ce que les modèles de trous noirs stellaires autorisent. L’objet constituerait alors un excellent candidat pour être un trou noir primordial, une théorie souvent avancée comme explication potentielle de la matière noire. « Sur la base d’une comparaison des profondeurs optiques des trois modèles galactiques, il est beaucoup plus probable que Phoebe appartienne à la densité de matière noire et, par conséquent, soit le meilleur candidat pour un trou noir primordial », note l’équipe scientifique.

Les auteurs étayent cette réflexion en s’appuyant sur des modèles théoriques existants. « Avec l’ensemble des événements de microlentille à courte échelle de temps dans le halo sombre, il y a suffisamment de motivation pour considérer sérieusement une population de trous noirs de faible masse, telle que prédite par Carr & Hawking », ajoutent-ils dans leur manuscrit.

Une fenêtre inédite sur les origines du cosmos

Ces observations restent actuellement à l’état de propositions scientifiques et les trous noirs primordiaux ne sont pas encore formellement confirmés. Un travail nettement plus conséquent devra être accompli pour atteindre ce stade d’approbation. Il faudra notamment trouver d’autres objets similaires, potentiellement à l’intérieur de notre propre halo galactique, pour consolider ces premières données.

L’équipe maintient néanmoins sa position statistique en affirmant que l’objet a cinq ordres de grandeur plus de probabilités de faire partie de notre galaxie. Cette donnée favorise largement l’explication du trou noir primordial plutôt que l’appartenance au Grand Nuage de Magellan, repoussant ainsi les frontières de nos connaissances actuelles.

L’étude se conclut sur les perspectives vertigineuses qu’une telle observation pourrait engendrer. « Phoebe suggère une population d’objets compacts, de masse lunaire, associés à la distribution de la matière noire de la Voie lactée », ajoutent les chercheurs, « et ouvre potentiellement une nouvelle fenêtre sur la physique de l’inflation. » L’intégralité de ce rapport est disponible pour consultation sur le serveur de pré-publication scientifique arXiv.

Selon la source : iflscience.com