Les trous noirs supermassifs ne dévorent pas seulement la matière : ils pourraient aussi tuer des mondes habitables

Lorsqu’ils recherchent des mondes potentiellement habitables, les astronomes commencent généralement par s’intéresser à l’étoile autour de laquelle orbite une planète. Si celle-ci se trouve à la bonne distance (ni trop proche ni trop éloignée), l’eau liquide peut théoriquement subsister à sa surface : c’est le principe de la « zone habitable ».

Mais cette approche ne prend en compte qu’un environnement local. À plus grande échelle, la galaxie elle-même peut aussi influencer les chances de voir apparaître la vie. Depuis plusieurs années, les chercheurs évoquent ainsi l’existence d’une « zone habitable galactique », certaines régions étant jugées plus favorables que d’autres.

Près du centre galactique, par exemple, les étoiles sont beaucoup plus nombreuses et les phénomènes violents plus fréquents : supernovas, rayonnements intenses ou interactions gravitationnelles pourraiefsagont y rendre les conditions hostiles à la vie. À l’inverse, les régions trop éloignées du centre contiennent moins d’éléments lourds, pourtant indispensables à la formation des planètes rocheuses.

Une nouvelle étude ajoute désormais un acteur majeur à cette équation : les trous noirs supermassifs nichés au cœur des galaxies.

Quand les trous noirs deviennent des monstres énergétiques

Les trous noirs supermassifs, présents au centre de la plupart des galaxies, peuvent contenir des millions, voire des milliards de fois la masse du Soleil. Contrairement à l’image souvent véhiculée par la science-fiction, un trou noir n’aspire pas tout ce qui l’entoure en permanence. Tant qu’il reste relativement calme, son influence gravitationnelle se comporte simplement comme celle d’un objet très massif.

Contrairement à ce que son nom indique, un trou noir n’est pas un « trou » à proprement parler, mais un objet tellement massif que même la lumière ne peut échapper à son influence gravitationnelle. © Nasa

Mais certaines périodes de son existence sont beaucoup plus agitées. Lorsqu’un trou noir engloutit activement de grandes quantités de gaz et de poussières, un disque de matière surchauffée se forme autour de lui. Le système devient alors ce que les astronomes appellent un noyau actif de galaxie. Dans cette phase, le trou noir peut émettre d’immenses quantités de rayonnements et projeter des vents de particules extrêmement énergétiques à travers la galaxie.

Dans la science-fiction (on peut par exemple penser à Interstellar), certaines planètes sont imaginées en orbite autour de trous noirs supermassifs. Mais lorsqu’un tel objet entre dans une phase d’activité intense, les rayonnements et vents de particules qu’il produit pourraient rendre ces mondes beaucoup plus hostiles qu’on ne l’imaginait.

Pour mesurer les conséquences de ces phénomènes sur d’éventuelles exoplanètes, les chercheurs ont modélisé différents scénarios impliquant des trous noirs supermassifs, plus ou moins massifs et plus ou moins actifs.

Ils se sont notamment intéressés aux effets de ces vents galactiques sur les atmosphères planétaires. Leurs simulations montrent que ces flux de particules peuvent fortement chauffer les hautes couches atmosphériques, accélérer la fuite des gaz vers l’espace et détruire une partie importante de la couche d’ozone. Cette dernière joue pourtant un rôle crucial dans la protection contre les rayonnements ultraviolets.

Leurs simulations montrent également que les vents galactiques les plus énergétiques sont aussi les plus destructeurs pour les atmosphères planétaires. Dans certains cas, leurs effets pourraient s’étendre sur des milliers d’années-lumière autour du centre galactique.

Une nouvelle menace pour les mondes habitables

Ces résultats suggèrent que certaines régions entières des galaxies pourraient être beaucoup moins favorables à la vie qu’on ne le pensait jusqu’à présent. Une planète située dans la zone habitable de son étoile ne serait donc pas nécessairement habitable à l’échelle galactique. Même avec de l’eau liquide en surface, son atmosphère pourrait être progressivement érodée ou exposée à des niveaux dangereux de rayonnement si elle se trouve trop proche d’un noyau galactique actif.

Dans la Voie lactée par exemple, les régions proches de Sagittarius A* – le trou noir supermassif situé au centre de notre Galaxie – pourraient ainsi être moins favorables à la vie complexe lors des phases d’activité du noyau galactique. Aujourd’hui relativement calme, on pense toutefois que Sagittarius A* aurait connu des périodes beaucoup plus actives dans le passé.

Dans le cas des galaxies possédant les trous noirs les plus massifs, les chercheurs estiment même que la destruction de l’ozone pourrait affecter une grande partie du bulbe galactique central.

Dans cette image en rayons X et en infrarouge de Sagittarius A*, capturée par l’Observatoire de rayons X Chandra et le télescope spatial Hubble, le trou noir supermassif situé au centre de notre Galaxie est entouré d’une structure complexe de gaz chaud. Ce gaz, chauffé à plusieurs millions de degrés, émet des rayons X détectés par Chandra, révélant des détails complexes du cœur galactique. L’émission diffuse de rayons X, en bleu) provient du gaz chaud capturé par le trou noir et attiré vers son centre. © X-ray: Nasa, UMass, D.Wang et al., IR: Nasa, STScI

Ces travaux pourraient ainsi modifier notre compréhension de la « zone habitable galactique », un concept encore relativement théorique, mais de plus en plus étudié en astrobiologie.

Les auteurs rappellent en revanche que leurs modèles restent simplifiés : d’autres phénomènes devront encore être pris en compte, notamment les rayonnements X et ultraviolets émis par les noyaux actifs de galaxies, ainsi que la capacité réelle des atmosphères planétaires à se régénérer (par exemple via des processus volcaniques). Mais une idée ressort déjà clairement : pour déterminer si une planète peut abriter la vie, il ne suffit peut-être plus de regarder son étoile. Il faut aussi tenir compte de la galaxie entière et du trou noir qui réside en son centre.