Lors de la sortie d’Interstellar il y a cinq ans, en novembre 2014, la vision du voyage spatial de Christopher Nolan a fait l’objet d’un examen minutieux de la part du physicien lauréat du prix Nobel, Kip Thorne. Le résultat est un succès qui équilibre le spectacle cinématographique avec une astrophysique rigoureuse. Bien sûr, cela nécessite une liberté de création. Comme l’a rapidement révélé le physicien Jean-Pierre Luminet sur son blog Futura, la représentation du trou noir supermassif Gargantua est visuellement époustouflante mais physiquement trompeuse. Mais sous l’aura hollywoodienne, ce film fait beaucoup de choses correctement. Mécanique orbitale ? Solide. Dilatation du temps proche de la gravité bien ? Précis. La science est toujours valable, même si les visuels sont un peu trop jolis.
Maintenant que le télescope Event Horizon commence à prendre de vraies photos de ces monstres spatiaux, une nouvelle étude japonaise ajoute une crédibilité inattendue au monde fictif de Nolan. Les chercheurs, qui ont publié leurs découvertes dans Astrophysical Journal et arXiv, considèrent les trous noirs comme bien plus que de simples cimetières. Ils croient que des planètes peuvent réellement se former autour d’eux.
Cela n’a rien à voir avec l’environnement des quasars, où les niveaux de rayonnement dépouillent immédiatement l’atmosphère. Le nouvel article se concentre sur les noyaux galactiques actifs (AGN) de faible luminosité. Ce sont les parents silencieux des quasars. Dans ce domaine, les mathématiques suggèrent quelque chose d’étrange. Les disques d’accrétion autour des trous noirs pourraient constituer des pépinières viables pour les exoplanètes.
Comment les planètes se forment-elles autour des trous noirs ?
Cette hypothèse ressemble à de la science-fiction, car elle en est une. Pendant des décennies, le modèle standard a proposé que les forces de marée et les radiations extrêmes à proximité d’un trou noir déchireraient les planètes avant leur formation. L’environnement est considéré comme hostile plutôt que propice à la formation de structures.
Cependant, l’analyse de l’équipe japonaise a changé ce point de vue. Ils étudient la dynamique de l’anneau rotatif de gaz et de poussières qui alimente le trou noir. les conditions peuvent varier énormément. Si le trou noir central fait partie d’un noyau galactique actif (AGN) de faible luminosité, certaines régions du disque sont plus froides et plus denses. Ce refroidissement provoque le collage des particules de poussière. Ils s’unissent, grandissent et finissent par former des planétésimaux.
Des recherches ont montré que dans de bonnes conditions, l’environnement chaotique du disque d’accrétion peut être suffisamment stable pour permettre la formation de planètes.
Il ne s’agit pas là d’un simple signe de main théorique. Cet article traite des mécanismes physiques par lesquels les solides résistent à des gradients gravitationnels aussi extrêmes. La clé réside dans l’équilibre entre la gravité du trou noir et le moment cinétique du disque. Si le disque est suffisamment grand et que le trou noir ne fonctionne pas activement à sa capacité maximale, la région externe pourrait se comporter davantage comme un disque protoplanétaire autour d’une jeune étoile que comme une spirale mortelle entrant dans une singularité.
Pourquoi c’est important dans la recherche d’exoplanètes
Si cela était vrai, cela changerait fondamentalement la recherche de la vie en dehors de notre système solaire. Nous avons passé des années à rechercher dans les étoiles des zones habitables. Nous ignorons que le centre de la galaxie est trop violent pour accueillir la vie. Mais si des planètes peuvent se former autour de trous noirs dans des galaxies moins actives, nous pourrions chercher au mauvais endroit.
Les implications sont choquantes. Les planètes en orbite autour des trous noirs ne reçoivent pas de lumière des étoiles. Sa principale source de chaleur est
Les scientifiques japonais détruisent les endroits où la vie pourrait exister. Nous considérons généralement les trous noirs comme des vides cosmiques, une force destructrice qui engloutit tout ce qui se trouve à proximité. Cependant, un nouveau modèle théorique suggère que la matière qui s’accumule autour des trous noirs supermassifs forme en réalité une double structure. Ce n’est pas seulement un espace vide.
Premièrement, il existe un disque d’accrétion juste au-delà de l’horizon des événements. Il s’agit d’un anneau de matériau surchauffé qui orbite autour d’un trou noir, plus précisément d’un trou noir de Kerr. Il fait incroyablement chaud. Mais regardez plus loin. Au-delà de cet anneau de feu se trouve un tore poussiéreux. Cet épais tore de poussière bloque le rayonnement intense du centre.
Ce tore s’étend d’environ 0,3 à 30 années-lumière. La température baisse considérablement ici. Il refroidit suffisamment pour qu’une structure stratifiée apparaisse. Fondamentalement, vous obtenez une configuration très similaire à un disque protoplanétaire autour d’une jeune étoile.
La ligne de neige autour d’un trou noir
Les astrophysiciens ont calculé que les mêmes processus qui ont construit notre système solaire doivent être à l’œuvre dans ces disques. Les grains de poussière s’agglutinent. ils grandissent. Elles finissent par devenir des planètes. La chronologie ? Plusieurs centaines de millions d’années.
C’est un détail important. Situé à environ trois années-lumière du trou noir supermassif, la température du tore de poussière est suffisamment basse pour déclencher quelque chose de spécifique. La fameuse ligne de neige ou de givre commence à se former.
Nos calculs montrent que des dizaines de milliers de planètes, chacune ayant une masse 10 fois supérieure à celle de la Terre, peuvent se former à moins de 10 années-lumière… Autour des trous noirs, il pourrait y avoir des systèmes planétaires d’une ampleur incroyable.
— Eiichiro Kokubo, professeur, Observatoire astronomique national du Japon
Dans notre système solaire, cette ligne est l’endroit où l’eau et d’autres substances volatiles gèlent en particules de glace solides. Nécessaire à la formation des planètes géantes. Désormais, les particules de glace peuvent se former exactement de la même manière autour des trous noirs.
Des systèmes solides dans les zones de violence
Il ne s’agit pas seulement d’une supposition personnelle. Eiichiro Kokubo, l’un des auteurs de cette découverte théorique, en souligne l’ampleur. Nous ne parlons pas de quelques voyous. Nous observons des dizaines de milliers de planètes. Chacun peut représenter 10 fois la masse de la Terre. Ils pourraient se former jusqu’à 10 années-lumière du monstre central.
Les implications sont stupéfiantes. Il pourrait y avoir des systèmes planétaires autour des trous noirs à une échelle que nous n’aurions jamais imaginée.
Sean Raymond, astronome et expert en formation planétaire à l’Observatoire de Bordeaux, l’a confirmé il y a environ un an. Il a théoriquement découvert qu’il pourrait y avoir une structure exoplanétaire étrange et stable autour d’un trou noir supermassif.
Écurie. Dans un endroit où les forces des marées devraient tout détruire.
La physique devient compliquée près de l’horizon des événements. Le rayonnement devrait dépouiller les atmosphères. La gravité devrait déchirer les orbites. Cependant, les mathématiques suggèrent le contraire. Le tore de poussière agit comme un bouclier. Le refroidissement permet la condensation. La glace grandit. Formation des planètes.
Pourquoi est-ce important ? Cela change la définition de la zone habitable. Nous recherchons depuis des décennies des planètes semblables à la Terre autour d’une étoile jaune tranquille. Scannez la zone Boucle d’or. Mais si les planètes peuvent se former et rester dans l’ombre d’un trou noir supermassif, nous cherchons au mauvais endroit. ou
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