Le télescope spatial James Webb a pu grâce a son optique perfectionnée, détecter au delà du système solaire, plusieurs dizaines de planètes jusque là encore inconnues. Elles sont dite exoplanètes ou planètes extérieures. La plupart gravitent autour d’étoiles proches comme la Terre autour du soleil. Mais certaines peuvent avoir des trajectoires indépendantes. Elles paraissent faites de matière ordinaire. C’est peut-être là que dans quelques années l’on pourrait y détecter des formes de vie.
Cependant certains physiciens théoriciens viennent de proposer, dans un article sur arXiv dont nous publions ci-dessous l’abstract et les références, qu’elles soient composées de matière noire. Ils nomment ces objets des « exoplanètes sombres ».
La matière noire a un statut quelque peu particulier : bien que notre conception de l’Univers repose aujourd’hui sur le postulat de son existence, elle n’a jamais été observée directement. Elle est censée faire office d’attracteur gravitationnel dans les galaxies ne disposant pas suffisamment d’astres visibles pour conserver leur cohérence dans un univers en expansion.
Les chances de trouver réellement une planète composée de matière noire paraissent réduites du fait que cette matière étant sombre, elle est invisible à l’heure actuelle. Mais sur quoi repose la proposition de ces physiciens ?
La matière noire est usuellement recherchée à l’échelle microscopique des particules. Mais, dans leurs travaux, ces physiciens évoquent des composites : la possibilité de véritables macrostructures composées de matière noire.
« Un état macroscopique de matière noire dont la masse et/ou le rayon sont similaires à ceux d’une planète se comportera comme une exoplanète sombre s’il est lié à un système stellaire, même si la physique sous-jacente de l’objet ressemble à quelque chose d’entièrement différent », précisent les auteurs de cette hypothèse .
La physique d’une telle exoplanète pourrait ne ressembler à rien de ce que nous connaissons. Par exemple, elle pourrait avoir une densité infime de 0,03 gramme par centimètre cube ou inversement, avoir une densité plus grande qu’une planète faite de fer. « À l’heure actuelle, il n’existe pas de telles valeurs aberrantes », indiquent les auteurs, mais ils suggèrent que nous soyons peut-être encore incapables de les détecter.
Le seul moyen d’en observer une serait que l’exoplanète sombre soit reliée « gravitationnellement » ou déjà intégrée à un système et non simplement flottante. On pourrait alors mobiliser des techniques de détection indirectes utilisant la lumière pour connaitre la masse, le rayon, la densité d’une exoplanète.
Cependant, une hypothèse aussi révolutionnaire mérite bien davantage d’études. Comment une telle planète se formerait-elle ? Quelle serait l’abondance de ce type d’objets dans l’Univers ? Quel impact sur les autres astres et planètes ? Le cosmos est un ensemble systémique : une hypothèse sur une fraction de celui-ci a d’énormes implications, raison pour laquelle une théorie nécessite souvent plus d’une étude pour être pleinement construite.
Référence
[Submitted on 21 Mar 2023]
Dark Exoplanets
Yang Bai, Sida Lu, Nicholas Orlofsky
The prevailing assumption is that all exoplanets are made of ordinary matter. However, we propose an unconventional possibility that some exoplanets could be made of dark matter, which we name « dark exoplanets. » In this paper, we explore methods to search for dark exoplanets, including the mass-radius relation, spectroscopy, missing transit, and transit light curve. Specifically, we focus on the transit light curve method and demonstrate how to distinguish partially transparent dark exoplanets from fully opaque ordinary exoplanets using both observed exoplanet data and dark exoplanet mock data. Our analysis shows that dark exoplanets with a large radius (above around 10% of the star radius) and a small optical depth (below around one) can be identified with current telescope sensitivities.
| Comments: | 23 pages, 9 figures |
| Subjects: | Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP); Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM); High Energy Physics – Phenomenology (hep-ph) |
| Cite as: | arXiv:2303.12129 [astro-ph.EP] |
| (or arXiv:2303.12129v1 [astro-ph.EP] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.12129 |
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