Des indices sur une mystérieuse cinquième force de la nature pourraient se cacher dans un astéroïde

La récente étude de l’astéroïde Bennu a relancé une théorie sur l’existence potentielle d’une cinquième force fondamentale de la nature. Découvert en 1999 et devenu un sujet d’étude essentiel, Bennu pourrait en effet révéler cette force invisible, qui défierait et enrichirait notre compréhension des lois physiques. Actuellement, la science repose sur quatre forces fondamentales — la gravité, l’électromagnétisme, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible —, mais les chercheurs explorent depuis longtemps la possibilité d’une « cinquième force ». Grâce aux récentes observations de l’orbite de Bennu, une équipe internationale de scientifiques pense aujourd’hui se rapprocher de cette réponse insaisissable.

L’hypothèse d’une cinquième force

En 2023, une capsule spatiale est revenue sur Terre, traversant l’espace pour livrer un précieux échantillon du sol de Bennu. Long de 500 mètres, cet astéroïde porte les traces de la formation du Système solaire datant de plus de 4,5 milliards d’années. En 2020, la sonde OSIRIS-REx a récolté de la poussière et des fragments de Bennu, conservant les vestiges de composés organiques qui pourraient avoir contribué à l’origine de la vie sur Terre.

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Mais l’importance de Bennu dépasse l’étude planétaire : la trajectoire de l’astéroïde pourrait fournir des indices sur l’existence d’une mystérieuse cinquième force. Yu-Dai Tsai, physicien au laboratoire national de Los Alamos, est à la tête de cette recherche novatrice, utilisant l’orbite de Bennu pour détecter une force invisible qui pourrait impacter le mouvement de l’astéroïde dans l’espace. Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue Communications Physics.

Depuis les années 1980, les chercheurs spéculent sur l’existence d’une cinquième force, parfois désignée comme « quintessence ». Elle pourrait expliquer, par exemple, l’accélération de l’expansion de l’Univers. Les mouvements précis de Bennu offrent aujourd’hui un environnement unique pour mettre à l’épreuve cette hypothèse. En orbite autour du Soleil, Bennu est soumis à la gravité, au rayonnement solaire et à d’autres forces subtiles invisibles. L’équipe de Tsai a examiné attentivement les données de la mission OSIRIS-REx, ainsi que des observations terrestres antérieures, pour détecter d’éventuelles anomalies. Ces perturbations infimes pourraient être le signe d’une force cachée qui influencerait subtilement la trajectoire de Bennu.

Bennu et la matière noire

Cette méthode rappelle les découvertes passées des astronomes, comme l’observation d’anomalies dans l’orbite d’Uranus qui a mené à la découverte de Neptune. Toutefois, la science n’est pas sans erreurs : de la même façon, des scientifiques ont longtemps pensé à l’existence d’une planète « Vulcain » entre Mercure et le Soleil, une hypothèse qui s’est révélée incorrecte. Bennu pourrait être une nouvelle énigme ou, à l’inverse, une révélation majeure pour les physiciens.

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Bien que les observations de Bennu n’aient pas encore prouvé la présence d’une cinquième force, elles ont permis d’établir certaines des contraintes les plus strictes à ce jour sur l’intensité et la portée de cette force hypothétique. Si elle existe, cette cinquième force est extrêmement discrète. 

Cependant, les chercheurs ont pu exclure certains modèles de cinquième force, notamment ceux liés aux bosons ultralégers, des particules que certains physiciens croient liées à la matière noire. Cette substance mystérieuse, qui compose environ 85 % de la matière de l’Univers, reste indétectable malgré son influence sur les mouvements des galaxies. Les scientifiques espèrent que la découverte d’une cinquième force pourrait permettre d’expliquer enfin la nature de cette « matière noire ».

Un nouvel espoir pour la découverte

Bien que Bennu n’ait pas apporté la preuve définitive de cette cinquième force, il reste un outil précieux pour les chercheurs. L’équipe de Tsai prévoit désormais d’étendre ses recherches à un autre astéroïde géocroiseur, Apophis, qui passera à environ 32 000 km de la Terre en 2029. 

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La mission OSIRIS-APEX de la NASA observera Apophis lors de ce passage, fournissant des données supplémentaires pour tester l’hypothèse de la cinquième force. Selon Sunny Vagnozzi, cosmologiste à l’université de Trente et coauteur de l’étude, ces recherches ont déjà permis d’imposer des contraintes d’une grande précision aux modèles de forces alternatives, en particulier ceux décrits dans le cadre mathématique de Yukawa.

Ces études montrent qu’au-delà de simples débris spatiaux, les astéroïdes comme Bennu et Apophis pourraient contenir les réponses à des questions fondamentales sur la structure de l’Univers. Par ailleurs, le risque que l’astéroïde Apophis percute la Terre est plus élevé qu’on ne le pensait.