Phoebe : cet étrange objet passé devant une étoile pourrait être un trou noir primordial

En décembre 2019, des astronomes ont observé un phénomène étrange dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée située à environ 163 000 années-lumière de la Terre. Un objet, baptisé Phoebe, est passé devant une étoile et a brièvement amplifié sa lumière pendant environ une heure. Cet événement, appelé microlentille gravitationnelle, est comparable à l’effet d’une loupe géante : la gravité de Phoebe a dévié et amplifié la lumière de l’étoile, comme le ferait une lentille optique. Aucun autre phénomène similaire n’a été détecté depuis dans les données disponibles. Phoebe pourrait être un trou noir primordial, un objet hypothétique formé dans l’Univers primordial, ou une planète errante de très faible masse.

Une microlentille gravitationnelle est un phénomène astronomique où un objet compact et massif (comme une planète, une étoile ou un trou noir) passe devant une étoile lointaine et amplifie temporairement sa lumière grâce à son attraction gravitationnelle. Ce phénomène agit comme une loupe naturelle, permettant de détecter des objets trop petits, froids ou éloignés pour être observés directement. Les microlentilles sont particulièrement utiles pour repérer des objets de faible masse, comme des planètes errantes ou des trous noirs de faible masse. Elles sont aussi l’un des rares outils capables de détecter des sous-structures macroscopiques de la matière noire, comme les trous noirs primordiaux. Contrairement aux lentilles gravitationnelles classiques, les microlentilles concernent des objets moins massifs et produisent des effets de courte durée, souvent de quelques heures à quelques jours.

Les chercheurs ont avancé trois hypothèses pour expliquer l’origine de Phoebe. La première est qu’il s’agisse d’une planète errante, éjectée de son système stellaire et voyageant dans la Voie lactée. La seconde suggère qu’il pourrait s’agir d’une planète errante située dans le Grand Nuage de Magellan, ce qui en ferait la première exoplanète extragalactique détectée par microlentille. Enfin, la troisième hypothèse propose que Phoebe soit un trou noir primordial, un objet formé dans les premiers instants de l’Univers à partir de fluctuations de densité extrêmes. Sa masse, estimée à environ trois fois celle de la Lune, est compatible avec les deux premières hypothèses, mais correspond aussi à la gamme de masse attendue pour les trous noirs primordiaux, généralement bien inférieurs à ceux des trous noirs stellaires (plusieurs masses solaires).

Phoebe suscite un intérêt particulier car elle pourrait appartenir au halo de matière noire de la Voie lactée, une région sphérique entourant notre galaxie et contenant des objets invisibles comme les trous noirs primordiaux. Les analyses des chercheurs indiquent que Phoebe a cinq ordres de grandeur (soit 100 000 fois) plus de chances d’être située dans ce halo que dans les populations stellaires de la Voie lactée ou du Grand Nuage de Magellan. Si cette hypothèse se confirme, Phoebe deviendrait l’un des candidats les plus prometteurs pour un trou noir primordial de masse lunaire, ce qui renforcerait l’idée que ces objets pourraient contribuer à la matière noire, une forme invisible de matière qui représenterait environ 27 % de la masse totale de l’Univers. Les trous noirs primordiaux sont considérés comme des candidats sérieux pour expliquer cette matière noire, bien que leur existence reste hypothétique.