Une ombre lunaire dans le halo de la Voie lactée express
Un projecteur éclaire une salle obscure. Entre la lampe et le mur, une lentille invisible passe — et la tache de lumière devient un instant plus brillante, se déplace légèrement. C'est exactement ce que le télescope DECam a scruté pendant cinq nuits consécutives, pointé vers le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de notre Voie lactée.
Il a capté un éclair d'une durée d'une heure seulement. Une telle brièveté est rare : la plupart des événements de microlentille (quand la gravité d'un corps massif courbe la lumière comme une lentille) durent des semaines ou des mois. L'objet, nommé Phoebe, a courbé la lumière d'une étoile d'arrière-plan comme une lentille minuscule mais massive. L'analyse a montré que la probabilité que Phoebe soit une étoile ordinaire de notre Galaxie ou de son satellite est infime. Elle est cent mille fois plus susceptible d'appartenir au halo invisible de matière noire.
Ainsi est née l'hypothèse : Phoebe serait un trou noir primordial, né non pas d'une étoile morte, mais d'un amas de matière superdense dans les premiers instants après le Big Bang. Si c'est le cas, l'espace autour de nous pourrait être parsemé de myriades d'objets similaires — invisibles, mais perceptibles par leur gravité. Ils pourraient expliquer de quoi est faite la matière noire.
Le télescope DECam a photographié le ciel toutes les dizaines de secondes pour ne pas manquer une si courte danse de la lumière. Et si Phoebe fait vraiment partie de la population invisible de la Galaxie, les astronomes viennent d'ouvrir une porte sur un monde où la physique de l'expansion de l'univers — l'inflation, cette dilatation ultrarapide de l'univers primordial — a laissé derrière elle non seulement des étoiles et des planètes, mais aussi d'évanescentes ombres lunaires.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.19375
Primordial Black Holes (PBH) are hypothesised to form during inflation and have long been considered a candidate for compact dark matter. Gravitational microlensing is known as a productive method for exoplanet discovery and characterisation, but also provides an experimental avenue to constrain the PBH abundance in the mass regime from $$\sim 10^{-11}\ M_{\odot}$$ to $$\sim 10^5\ M_{\odot}$$. We performed a high-cadence, optical microlensing survey with DECam over five nights towards the Large Magellanic Cloud, sensitive to microlensing timescales from minutes to days. Here, we report the discovery of an hour-long microlensing event. An optical depth probabilistic analysis indicates that the lensing object, which we refer to as Phoebe, is 5 orders of magnitude more likely to be part of the Milky Way's dark matter halo than part of the stellar content of the Milky Way and Large Magellanic Cloud. No matter the location of Phoebe, it is among the fastest and lowest mass microlensing signals ever detected, with an Einstein timescale of approximately 60 minutes. Using Bayesian modelling, we interpret Phoebe as a PBH with mass $$0.032^{+0.227}_{-0.027} M_{\oplus}$$, or approximately 3 lunar masses. Phoebe suggests a population of compact, lunar-mass objects associated with the dark matter distribution of the Milky Way, and potentially opens a new window to the physics of inflation.
Si l'on plaçait un tel trou noir à la place de la Lune, son horizon des événements aurait la taille d'un grain de sable — environ 0,2 millimètre.
Dans le roman « Blanc comme neige » de Peter Watts, les objets invisibles du nuage d'Oort ne sont pas des comètes mais d'anciennes sondes — quelque chose de semblable aux hypothétiques trous noirs primordiaux cachés dans le halo.