Les régions les plus violentes de l’univers — les disques tourbillonnants autour des trous noirs supermassifs — pourraient abriter des millions de planètes. Une simulation publiée sur arXiv suggère que les bords de ces disques d’accrétion réunissent des conditions favorables à la formation planétaire. Des millions de planètes géantes autour d’un seul trou noir : les chercheurs eux-mêmes avouent avoir été stupéfaits.
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Ce que vous allez apprendre
- Pourquoi les bords des disques d’accrétion des trous noirs pourraient être propices à la formation de planètes
- Comment le mécanisme d’instabilité de flux pourrait générer des millions de planètes géantes autour d’un seul trou noir
- Quelles méthodes pourraient permettre de détecter ces planètes — et pourquoi c’est difficile
Les endroits les plus hostiles de l’univers… fertiles en planètes ?
Les noyaux galactiques actifs sont parmi les phénomènes les plus extrêmes de l’univers. Ces régions centrales de galaxies, alimentées par des trous noirs supermassifs dont la masse dépasse parfois un milliard de fois celle du Soleil, rayonnent avec une intensité qui surpasse souvent celle de toutes les étoiles de leur galaxie réunies.
Autour de ces trous noirs tourbillonnent d’immenses disques de gaz et de poussière — les disques d’accrétion — qui alimentent le monstre central et projettent des jets de plasma à des vitesses proches de celle de la lumière. On est loin des conditions qu’on associe habituellement à la naissance de planètes.
Et pourtant, c’est précisément dans ces environnements que des chercheurs de l’Université du Colorado et de l’Université d’État du Nouveau-Mexique viennent de modéliser la formation potentielle de millions de planètes.
Des bords de disque aux conditions surprenantes
Le mécanisme proposé repose sur une observation clé : si le cœur des disques d’accrétion est trop turbulent et trop chaud pour permettre la formation planétaire, leurs bords extérieurs pourraient présenter des températures et des conditions comparables à celles des disques protoplanétaires autour des jeunes étoiles — ces nurseries planétaires classiques.
De plus, ces disques sont bien plus massifs en gaz et en poussière que ce qui entoure une étoile comme le Soleil. Ce réservoir de matière considérablement plus important crée un potentiel de formation planétaire sans équivalent : là où quelques planètes se forment autour d’une étoile, des millions pourraient se former autour d’un trou noir supermassif.
Crédit : Laboratoire d’imagerie conceptuelle du Centre de vol spatial Goddard de la NASAIllustration montrant l’anatomie du trou noir supermassif et du noyau galactique actif au cœur de NGC 4151.
L’instabilité de flux, moteur de la formation en masse
Le phénomène clé identifié par les chercheurs s’appelle instabilité de flux. Dans les bords externes des disques d’accrétion, cette instabilité génère de multiples filaments de poussière de grande taille. Ces filaments s’agglomèrent progressivement et donnent naissance à des planètes — des géantes de poussière dépassant la masse de Jupiter, que Bhupendra Mishra décrit comme des « boules de lave ».
La simulation couvrant des millions d’années a montré que des millions de ces planètes pourraient se former à quelques dizaines de parsecs du trou noir central. Mishra et son collègue Wladimir Lyra, spécialiste mondial de la formation planétaire, avouent avoir été sidérés par l’ampleur du phénomène découvert.
Des planètes stables mais migrantes
Ces planètes ne resteraient pas éternellement sur leur orbite initiale. Le modèle prédit qu’elles migreraient radialement vers l’extérieur, s’éloignant progressivement du trou noir et de la périphérie du noyau galactique actif. Elles survivraient — mais en quittant leur lieu de naissance.
Détecter ces planètes : un défi cosmique
Confirmer cette théorie par l’observation directe reste un challenge considérable. La technique la plus prometteuse serait la lentille gravitationnelle : quand un objet massif passe devant une source lumineuse lointaine, il courbe et amplifie la lumière, révélant indirectement la présence de masse non visible.
Mais Mishra lui-même reconnaît que détecter un noyau galactique actif dans les bonnes conditions de lentille relèverait davantage d’un coup de chance que d’une observation planifiée. Des études complémentaires du modèle sont nécessaires avant d’envisager une campagne d’observation ciblée.