Des milliers de planètes pourraient orbiter autour de trous noirs supermassifs

L‘idée d’étoiles en orbite autour de trous noirs supermassifs qui, selon les chercheurs, se cachent au centre de la plupart des galaxies, a été établie par la science il y a bien longtemps. Dans les  » noyaux actifs de galaxie  » ou NAG (AGN pour Active Galactic Nucleus), ces trous noirs sont entourés d’auréoles de gaz et de poussières dans un environnement de violent tourbillonnement. De tels nuages de gaz et de poussière peuvent non seulement donner naissance à des étoiles, mais aussi à des planètes. Pourtant, la question de savoir si les planètes peuvent aussi orbiter autour de ces phénomènes spatio-temporels n’a pas encore été établie.

Image d’entête : Représentation artistique de planètes en orbite autour d’un trou noir supermassif. (Université de Kagoshima)

Entrent en jeu Keiichi Wada, professeur à l’Université de Kagoshima (Japon), et Eiichiro Kokubo, professeur au National Astronomical Observatory of Japan. Ces scientifiques de domaines distincts de la recherche sur les noyaux galactiques actifs et de la recherche sur la formation des planètes ont respectivement calculé qu’à la suite de la croissance des disques de gaz, une classe entièrement nouvelle de planètes peut se former autour de trous noirs supermassifs.

SelonM. Wada :

Avec les bonnes conditions, les planètes pourraient se former même dans des environnements difficiles, comme autour d’un trou noir.

Dans leurs recherches, le duo de théoriciens propose que les disques protoplanétaires qui entourent les jeunes étoiles ne soient peut-être pas le seul site potentiel pour la formation de planètes. Les chercheurs ont plutôt concentré les calculs et les modèles mathématiques sur les disques de poussière plus denses trouvés autour des trous noirs supermassifs des NAG, arrivant ainsi à une conclusion surprenante.

Selon Eiichiro Kokubo

Nos calculs montrent que des dizaines de milliers de planètes avec 10 fois la masse de la Terre pourraient se former à une distance d’environ 10 années-lumière d’un trou noir.

Autour des trous noirs, il pourrait exister des systèmes planétaires d’une échelle étonnante.

L’un des obstacles à la formation de planètes dans ces disques de poussière a précédemment été la quantité d’énergie générée dans les NAG, les chercheurs avaient cru que cette énergie produite empêcherait l’agglomération de « poussière de glace floconneuse » qui peut favoriser la formation des particules de poussière qui peuvent mener à la formation de planète dans des disques protoplanétaires.

Mais ce que Wada et Kokubo ont découvert, c’est que l’énorme densité de disques de poussière autour des trous noirs supermassifs dans les AGN, contenant potentiellement jusqu’à cent mille fois la masse de poussière du Soleil, qui est un milliard de fois plus massive qu’un disque protoplanétaire typique, protège les couches extérieures des bombardements de rayons à haute énergie comme les rayons gamma.

Cela aide à former une région de basse température semblable à celle que l’on trouve dans les disques protoplanétaires, ce qui, à son tour, augmente la probabilité de formation de dépôts floconneux.

Le processus conduirait à la formation de planètes sur une période de plusieurs centaines de millions d’années, selon les chercheurs, et donnerait également lieu à des ensembles de planètes beaucoup plus denses et abondantes.

Malheureusement, les limites des méthodes actuelles d’identification des exoplanètes rendraient l’identification des planètes autour d’un trou noir supermassif pour le moins difficile.

Pour les chercheurs, dans leur étude :

La spectroscopie Doppler, la photométrie de transit, la microlentille gravitationnelle ou l’imagerie directe sont vaines.

Ils poursuivent en suggérant qu’une méthode appelée photométrie avec un interféromètre à rayons X situé dans l’espace pourrait être une solution, si une façon de distinguer l’effet causé par ces planètes de la variabilité naturelle du NAG peut être développée.

Pour l’instant, les chercheurs devront se baser uniquement sur des modèles mathématiques pour théoriser le potentiel des planètes en orbite autour des trous noirs.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : Planet Formation around Supermassive Black Holes in the Active Galactic Nuclei et  présentée sur le site du Center for Computational Astrophysics : Planets Around a Black Hole? ― Calculations Show Possibility of Bizarre Worlds.