La plus grande découverte de «l'âge d'or de la relativité générale» (vers 1960 à 1975) a peut-être été la constatation qu'un trou noir supermassif (SMBH) existe au centre de notre galaxie. Avec le temps, les scientifiques ont réalisé que des trous noirs massivement similaires étaient responsables des quantités extrêmes d'énergie émanant des noyaux galactiques actifs (AGN) des quasars éloignés.
Compte tenu de leur taille, de leur masse et de leur nature énergétique, les scientifiques savent depuis un certain temps que des choses assez impressionnantes se produisent au-delà de l'horizon des événements d'une SMBH. Mais selon une étude récente d'une équipe de chercheurs japonais, il est possible que les SMBH puissent réellement former un système de planètes! En fait, l'équipe de recherche a conclu que les SMBH peuvent former des systèmes planétaires qui feraient honte à notre système solaire!
L'étude qui décrit leurs résultats, intitulée «Formation de la planète autour de trous noirs super massifs dans les noyaux actifs galactiques» a récemment été publiée dans le Journal astrophysique. L'étude a été menée par les professeurs Keiichi Wada et Yusuke Tsukamoto de l'Université de Kagoshima, avec l'aide du professeur Eiichiro Kokub de l'Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ).
En combinant l'expertise de deux domaines différents - les noyaux galactiques actifs et la formation des planètes - l'équipe a cherché à déterminer si l'attraction gravitationnelle des SMBH pouvait former des planètes de la même manière que les étoiles. Conformément au modèle le plus largement accepté (l'hypothèse nébulaire), les planètes se forment autour de jeunes étoiles à partir d'un disque de matériau aplati (protoplanétaire), qui s'accumule progressivement au fil du temps.
Cependant, les jeunes étoiles ne sont pas les seuls objets de notre univers à avoir des disques de matière qui les entourent. En fait, les astronomes ont également observé de lourds disques de matériaux meubles dans les noyaux des galaxies, qui étaient dominés par la gravité d'un trou noir central. À partir de cela, l'équipe a calculé la probabilité de formation de planètes à partir de ces disques.
Comme l'a expliqué le professeur Keiichi, leurs résultats ont montré que «[dans] les bonnes conditions, des planètes pouvaient se former même dans des environnements difficiles, comme autour d'un trou noir». Habituellement, le processus de formation de la planète commence dans les régions à basse température d'un disque protoplanétaire, où les grains de poussière avec des manteaux de glace se collent pour former de plus grands agrégats.
L'équipe de recherche a appliqué cette même théorie de la formation des planètes aux disques autour des trous noirs et a découvert que les planètes pouvaient après plusieurs centaines de millions d'années. Selon leur étude, l'environnement à haute gravité qui entoure un trou noir fera en sorte qu'un disque protoplanétaire deviendra incroyablement dense.
Cela aura pour effet de bloquer le rayonnement intense provenant de la région centrale d'un trou noir, provoquant la formation de régions à basse température. Plus précisément, leurs calculs ont montré qu'un système massif de planètes pouvait se former. Comme l'a expliqué le professeur Eiichiro, professeur au NAOJ qui étudie la formation des planètes:
«Nos calculs montrent que des dizaines de milliers de planètes avec 10 fois la masse de la Terre pourraient se former à environ 10 années-lumière d'un trou noir. Autour des trous noirs, il pourrait exister des systèmes planétaires d'une échelle étonnante. »
Les astronomes ont observé que certains SMBH sont entourés de disques qui contiennent jusqu'à un milliard de fois plus de masse que les disques observés autour des étoiles. Cela représente jusqu'à cent mille fois la masse de notre Soleil. Cela soulève un point intéressant… si des planètes peuvent se former autour d'une SMBH, des étoiles pourraient-elles également se former? Peut-être des étoiles avec leurs propres systèmes de planètes?
À quoi cela ressemblerait est une question qui a été abordée par le physicien Dr Sean Raymond. L'année dernière, il a mené une série de simulations qui ont incorporé la physique des trous noirs dans notre système solaire et la physique d'une SMBH pour créer un système hypothétique où 9 étoiles et jusqu'à 550 planètes habitables ont orbité autour d'un trou noir central - appelé le « Le système solaire ultime de Black Hole »(vidéo ci-dessous).
Actuellement, aucune technique ne peut être utilisée pour détecter des planètes autour d'un trou noir. Les méthodes les plus utilisées - la photométrie de transit et la spectroscopie Doppler - seraient effectivement inutiles car les trous noirs n'émettent pas de lumière et leur force gravitationnelle est probablement beaucoup trop grande pour être compensée par un système de planètes.
Cependant, l'équipe espère que cette étude et des recherches similaires pourraient ouvrir un nouveau domaine de l'astronomie. Et avec le récent succès du Event Horizon Telescope (qui a capturé la première image d'un horizon d'événements en avril de cette année), il est possible que nous soyons au bord d'une ère où les astronomes peuvent observer et étudier directement les trous noirs.
