Lorsque Oumuamua a parcouru notre système solaire en 2017, les gens du monde entier ont prêté attention. C’était le premier objet interstellaire (ISO) jamais identifié par les astronomes.
Puis en août 2019, la comète 2I Borisov a parcouru notre système solaire, devenant la deuxième ISO à traverser pour une visite. Ensemble, les ISO en visite ont généré une vague d’interrogations et de spéculations.
Il y aura forcément plus d’ISO que ces deux-là, et une nouvelle étude indique que notre système solaire a probablement capturé certains de ces visiteurs interstellaires, bien qu’ils ne restent pas longtemps.
Bien que les ISO soient rares, le système solaire est ancien et beaucoup l’ont probablement visité. Les astronomes pensent que certains de ces objets peuvent être capturés sur des orbites solaires.
Cette étude examine de plus près la capture ISO et teste l’idée que certaines ISO pourraient être capturées sur des orbites proches de la Terre plutôt que sur des orbites solaires. Les chercheurs à l’origine de ces travaux affirment qu’il pourrait y avoir une population stable d’ISO en orbite proche de la Terre.
“Les objets interstellaires présentent un mécanisme unique pour étudier la formation et l’évolution des systèmes planétaires, y compris le nôtre.”
Trouver de minuscules objets dans l’espace est extrêmement difficile. Les seules images que nous obtenons des autres systèmes solaires sont soit leurs étoiles, soit des images faibles de l’étrange exoplanète. Parfois, les astronomes détectent des disques de débris et d’autres caractéristiques, mais les détails les plus fins leur échappent.
C’est donc bien que d’autres systèmes solaires nous envoient l’étrange émissaire involontaire. L’étude de ces ISO est un moyen de mieux comprendre d’autres systèmes solaires et comment ils se forment et évoluent.
Les auteurs de cet article affirment que les ISO offrent une occasion unique de “… étudier la formation et l’évolution des systèmes planétaires, y compris le nôtre”.
Ils soulignent également que le fait qu’il y en ait actuellement dans notre système solaire est un point d’intérêt majeur pour les astronomes.
“Bien que rares”, écrivent-ils, “les ISO peuvent être capturés sur des orbites liées par différentes planètes du système solaire”.
L’article s’intitule “Rencontres rapprochées du type interstellaire : Exploration de la présence d’objets interstellaires en orbite proche de la Terre”. Le premier auteur est Diptajyoti Mukherjee, un étudiant diplômé en astrophysicien informatique du département de physique de l’Université Carnegie Mellon. Les autres auteurs sont Hy Trac, Amir Siraj et Avi Loeb. Le document n’a pas encore été évalué par des pairs.
Des recherches récentes nous ont montré que le prochain observatoire Vera Rubin pourrait trouver jusqu’à cinq ISO par an et que le nuage d’Oort, s’il existe, pourrait contenir plus d’ISO que d’objets natifs du système solaire. D’autres recherches suggèrent que les rayons cosmiques pourraient réduire à néant la plupart des ISO. D’autres articles ont montré que de nombreux ISO seraient attirés vers Jupiter et détruits.
Mais aucun d’entre eux n’a spécifiquement examiné les ISO capturés sur des orbites proches de la Terre.
L’étude est basée sur des simulations numériques, où chaque particule dans les simulations représente un ISO potentiel sur une trajectoire différente provenant de l’extérieur du système solaire. Les simulations sont basées en grande partie sur les effets de diffusion, où une particule entrante est interférée de différentes manières par la Terre, la Lune, le Soleil et Jupiter, de différentes manières combinées.
La recherche implique des coupes transversales d’espace et de vitesse qui se traduisent par la capture d’ISO sur des orbites proches de la Terre. Les chercheurs les appellent des sections efficaces de capture et, après une vaste série de simulations de diffusion à N corps, ils ont identifié des tendances.
Cette figure de l’étude illustre certaines des simulations de particules dans la recherche. Dans leur premier scénario, le système simulé ne comprend que le Soleil et le système Terre-Lune. Son but était d’isoler l’effet des planètes géantes. (Mukherjee et al. 2023)
Leurs résultats montrent que la masse de Jupiter joue un rôle dominant. La section transversale de capture Terre-Lune et Jupiter “… domine la capture d’objets interstellaires en orbite proche de la Terre d’un facteur 104 par rapport à celle de Terre-Lune.”
Ce chiffre issu de la recherche compare l’efficacité de Jupiter à capturer des ISO sur des orbites proches de la Terre par rapport à l’efficacité Terre-Lune. Les calculs sont assez complexes, mais fondamentalement, l’axe des x montre une vitesse hyperbolique excessive et, à mesure que celle-ci augmente, l’efficacité de capture diminue. (Mukherjee et al. 2023)
Lorsque les auteurs ont comparé leurs résultats avec la distribution réelle des petits corps connus dans notre système solaire, quelque chose de notable est apparu. Si un ISO était capturé, il se retrouverait probablement avec une distance moyenne du Soleil supérieure à 10 UA. Ils soulignent que c’est là que les Centaures existent.
Les centaures sont de petits corps du système solaire avec des orbites instables en raison des interactions avec les planètes géantes. Les ISO pourraient-ils se cacher parmi les centaures ?
“Les ISO cachés parmi les Centaures ont été examinés par Siraj & Loeb (2019), mais aucun Centaure connu n’est considéré comme ayant une origine interstellaire”, écrivent-ils. “Cependant, notre étude suggère qu’un examen plus approfondi pourrait être mérité.”
Cette figure de la recherche montre la distribution des paramètres orbitaux pour les petits corps connus du système solaire par rapport aux ISO capturés. Le panneau de gauche montre les unités astronomiques, le panneau du milieu montre l’excentricité orbitale et le panneau de droite montre l’inclinaison. (Mukherjee et al. 2023)
Les ISO capturés ne sont pas susceptibles d’avoir des orbites très stables. Les données de l’équipe montrent comment les ISO pourraient être capturés dans des orbites proches de la Terre, mais les rechercher dans ces orbites initiales pourrait s’avérer infructueux. Ce serait trop facile, n’est-ce pas ? La nature livre rarement ses secrets aussi facilement.
“Nous avertissons le lecteur qu’il ne s’agit pas d’une représentation complète des ISO capturés actuellement par la Terre et Jupiter (s’ils existent). Les ISO capturés dans le passé feront évoluer leurs paramètres orbitaux au fil du temps en raison des interactions avec d’autres planètes du système solaire. “, expliquent-ils.
L’équipe a effectué des calculs orbitaux à long terme pour un sous-ensemble d’ISO capturés jusqu’à 10 millions d’années afin de tester leur survie. Ils ont tracé la survie des objets dans leurs orbites proches de la Terre. Certaines ISO peuvent échapper à leur orbite de capture initiale vers une autre orbite capturée, mais ces ISO ne relèvent pas de cet effort.
Cette figure de l’étude montre la fraction de survie des NEO interstellaires capturés en fonction de la durée de vie dans les orbites NEO liées. Il montre que seulement 0,1 à 1 % des objets capturés survivent sur des orbites NEO de 10 Myr, ce qui est nettement plus court que la durée de vie des NEO connus. (Mukherjee et al. 2023)
Une fois qu’un ISO capturé quitte son orbite proche de la Terre, il quitte le système solaire ou prend une nouvelle orbite avec un périhélie plus grand et un demi-grand axe. Mais les objets capturés par la Terre ont un taux de survie moyen deux ou trois fois supérieur à ceux capturés par Jupiter.
S’il y a des ISO capturés en orbite proche de la Terre, ils ne durent pas longtemps. Les ISO capturés par Jupiter sur des orbites proches de la Terre ont une demi-vie d’environ 50 000 ans. Ceux capturés par la Terre-Lune ont une demi-vie d’environ 130 000 ans. Une autre façon de voir cela est que la population d’ISO capturés par Jupiter diminue à 10% de la fraction d’origine en seulement 800 000 ans. Pour les ISO capturés Terre-Lune, c’est 2,1 millions d’années.
Mais beaucoup de ces objets seront extrêmement petits, rien à voir avec Oumaumua ou la comète Borisov. La population est dominée par des ISO d’environ 1 mètre de diamètre. Il est impossible qu’un objet comme Borisov ou Oumuamua puisse jamais être capturé à moins que nous ne le fassions artificiellement.
Si jamais nous devons trouver l’un de ces ISO capturés, ce sera à des installations comme l’observatoire Vera Rubin et son Legacy Survey of Space and Time. Il s’agit d’une étude planifiée sur dix ans du ciel austral qui devrait commencer quelque temps après sa première lumière en août 2024.
Il imagera à plusieurs reprises le ciel et trouvera de petits objets qui se déplacent dans le système solaire. Certaines estimations disent qu’il trouvera quelques objets de la taille d’Oumuamua par an.
Selon les auteurs, il pourrait y avoir une population plus importante d’ISO capturés se cachant parmi d’autres NEO. Cela démontre la nécessité de les étudier plus en détail. La meilleure façon de les étudier est de sortir et de rencontrer l’un des plus grands.
La mission Comet Interceptor de l’ESA pourrait le faire. En s’appuyant sur l’avis préalable d’un ISO qui approche que l’observatoire Vera Rubin fournira, un vaisseau spatial robotique pourrait attendre au point Soleil-Terre de LaGrange 2 jusqu’à ce qu’un ISO approprié soit identifié. Ensuite, l’Interceptor pourrait être envoyé pour l’intercepter, l’observer et prélever un échantillon de sa queue.
L’ESA est en partenariat avec JAXA, l’agence spatiale japonaise, et ils prévoient de lancer le Comet Interceptor en 2029.
“En détectant et en étudiant les objets interstellaires capturés”, déclarent les auteurs, “nous pouvons en apprendre davantage sur les propriétés et les origines de ces objets, ainsi que sur la formation et l’évolution des systèmes exoplanétaires et même de notre système solaire”.
Cet article a été initialement publié par Universe Today. Lire l’article d’origine.
