Comment les comètes du nuage d'Oort limitent la part des trous noirs massifs dans la matière noire express

‹›

Le nuage d'Oort est un essaim sphérique de milliards de corps glacés situé à la limite du Système solaire, à environ une année-lumière du Soleil. Ces objets sont presque immobiles les uns par rapport aux autres, jusqu'à ce qu'une perturbation gravitationnelle vienne troubler leur repos. Vera Rubin, dès les années 1970, en analysant les courbes de rotation des galaxies, a montré que les étoiles à la périphérie se déplacent trop vite — comme si les galaxies étaient maintenues par une charpente gravitationnelle invisible. Cette masse cachée a été nommée matière noire — une forme de matière qui n'émet pas de rayonnement électromagnétique et ne se manifeste que par la gravitation. Une hypothèse suggère que la matière noire pourrait être constituée de trous noirs primordiaux — des objets dont la gravité est si intense que même la lumière ne peut s'en échapper — errant dans notre Voie lactée. Si de tels trous noirs traversent le nuage d'Oort, ils éjectent gravitationnellement les comètes telles des quilles frappées par une boule de bowling, les propulsant vers les régions internes du Système solaire.

Cependant, en observant le flux réel de comètes à longue période, les astronomes n'enregistrent pas une telle abondance d'objets provenant du nuage d'Oort. Cet écart entre le nombre attendu et observé de comètes impose une contrainte stricte : les trous noirs massifs — ceux dont la masse est comparable à celle des étoiles ou supérieure — ne peuvent constituer qu'une infime fraction de la matière noire, pas plus de 0,2 %. Autrement dit, si la matière noire était principalement composée de tels objets lourds, le nuage d'Oort serait depuis longtemps vidé, et nous verrions beaucoup plus de comètes. En revanche, les trous noirs légers, d'une masse de l'ordre d'un astéroïde, ne laissent presque aucune trace observable : leur influence gravitationnelle est trop faible pour perturber sensiblement les orbites cométaires, et ils traversent le nuage sans laisser de trace. Ainsi, le monde invisible pourrait fourmiller de ces petites entités sans que nous nous en doutions — cette conclusion découle de l'absence d'excès de comètes, et non d'une détection directe.