Des chercheurs ont développé un protocole inspiré de la physique quantique pour mesurer les masses de petits objets cosmiques qui déforment subtilement la lumière par microlentille. Cette approche exploite les propriétés quantiques des photons pour extraire des informations précises de signaux faibles. Elle pourrait détecter des entités insaisissables comme des planètes vagabondes et des trous noirs isolés sans avoir besoin de télescopes massifs.
La lumière des étoiles lointaines ne voyage pas toujours en ligne droite ; les objets massifs peuvent la courber, créant des effets de lentilles gravitationnelles. Bien que les lentilles spectaculaires dues à des poids lourds comme les trous noirs soient détectables, le "microlentillage" plus subtil causé par des masses plus petites pose des défis aux méthodes traditionnelles. Zhenning Liu de l'Université du Maryland et ses collègues proposent un protocole qui prend en compte la nature quantique de la lumière pour surmonter cela.
Les événements de microlentillage sont identifiables car la lumière s'illumine temporairement, indiquant un objet intermédiaire. Cependant, déduire la masse de l'objet à partir de données de télescopes conventionnels est difficile pour les petits corps, comme les planètes vagabondes ou les trous noirs isolés. Liu explique : « Les chercheurs peuvent savoir quand un événement de microlentillage se produit, car la lumière devient plus brillante. Cela leur permet de savoir qu'il y a un objet entre nous et la source de la lumière, mais si cet objet n'est pas énorme, ils ne peuvent pas en déduire la masse à partir des propriétés de la lumière que les télescopes mesurent déjà. »
L'innovation réside dans les photons, les particules quantiques de la lumière. Lorsqu'un photon rencontre un objet de lentille, il peut emprunter plusieurs chemins avec des temps de trajet différents, modifiant ses propriétés quantiques. Comme des ondes se divisant autour d'un rocher, les photons explorent efficacement les deux routes simultanément. L'algorithme de l'équipe extrait le délai de temps entre ces chemins, qui est directement lié à la masse de l'objet.
Cette approche quantique nécessite peu de photons, la rendant réalisable avec des détecteurs existants et des ordinateurs conventionnels, sans ordinateur quantique complet. L'analyse mathématique montre qu'elle fonctionne bien pour les étoiles dans le renflement galactique de la Voie lactée, où des études antérieures de lentillage ont trouvé des objets sombres. L'implémentation pourrait être testée dans quelques années.
Daniel Oi de l'Université de Strathclyde loue la méthode : elle offre « une amélioration exponentielle de la capacité à extraire des informations sur les délais de temps de la lumière », la qualifiant de « saint Graal de la technologie quantique ». Les outils quantiques conviennent aux signaux astronomiques faibles, car ils traitent les limites fondamentales de mesure en physique.
Le protocole, détaillé dans un article récent sur arXiv (DOI : 10.48550/arXiv.2510.07898), promet de révéler des objets cosmiques invisibles aux autres observations, enrichissant notre compréhension des masses cachées de l'univers.