Ce que révèle le “coup de booster” d’Oumuamua

Vue d’artiste de la comète extrasolaire Oumuamua, dégazant lors de son passage au plus près du Soleil. © ESO
Oumuamua, le premier astre venu d’un autre système stellaire, serait en fait une comète, et non un astéroïde. Ce récent résultat implique que les jeunes systèmes planétaires en formation éjectent des milliards de comètes, et que des milliers d’entre elles nous rendent visite en permanence.

Il y a bien longtemps, autour d’un autre soleil, Oumuamua a probablement déployé une chevelure étincelante. Car cet astre à l’étrange silhouette oblongue découvert fin 2017, et originaire d’un autre système planétaire, n’est pas un astéroïde, comme on le croyait jusqu’à présent. C’est une comète !

C’est d’ailleurs dans cette catégorie que les astronomes l’ont d’abord classé. Immédiatement après sa découverte, le 19 octobre 2017 grâce au télescope Pan-Starrs 1, le corps céleste est en effet immatriculé C/2017 U1 (« C » pour comète). Car l’étranger a les attributs d’un astre chevelu : une trajectoire très allongée et une couleur de surface légèrement rouge — celle-là même qu’arborent tous les astres glacés primitifs dans le Système solaire.

Oui, mais voilà : après son virage autour du Soleil le 9 septembre 2017, à seulement 38 millions de kilomètres (soit moins que la distance Soleil-Mercure), Oumuamua n’exhibe aucune chevelure caractéristique des comètes. Or, s’il avait été riche en glaces (comme l’est une comète), celles-ci auraient dû se vaporiser sous l’effet des rayons solaires.

Classé astéroïde par défaut

Au visiteur venu d’ailleurs, on colle alors une nouvelle étiquette, celle d’astéroïde, et on l’affuble d’un nouveau matricule : 1l 2017 U1. Mais sans grande conviction. D’aucuns font remarquer qu’il est quand même beaucoup plus facile pour un système planétaire d’éjecter des comètes que des astéroïdes et que le comportement discret d’Oumuamua s’explique parfaitement bien, pour peu que l’on envisage son passé tumultueux.

Olivier Hainaut,
astronome à l’ESO. © ESO

Une nouvelle étude, publiée fin juin 2018 dans la revue Nature, vient de donner raison aux tenants de l’origine cométaire. Grâce aux données collectées par le télescope spatial Hubble et plusieurs puissants télescopes au sol, Marco Micheli (ESA) et son équipe ont mesuré avec une grande précision la position d’Oumuamua.

Et surprise : «Entre sa découverte en octobre 2017 et la dernière observation en janvier 2018, il est à 40 000 km de l’endroit où il aurait dû être s’il subissait seulement la force de gravitation du Soleil », révèle Olivier Hainaut, un des auteurs de l’étude. « Dans l’intervalle, il a acquis un supplément de vitesse de 36 km/h. Certes, le Soleil le ralentit, comme s’il le “retenait en arrière”. Mais pas autant que prévu », précise l’astronome à l’Observatoire européen austral (ESO).

Pourquoi diable ? Les chercheurs ont exploré de nombreuses pistes. « Nous avons par exemple enquêté du côté de la pression de radiation, c’est-à-dire la pression qu’exerce la lumière du Soleil sur Oumuamua, mais pour que cela colle, il faudrait que ce dernier soit constitué d’une mousse incroyablement légère et sombre, ce qui est farfelu. Nous avons ainsi étudié diverses hypothèses, qu’après examen, nous avons rejetées. La seule qui fonctionne est celle-ci : Oumuamua est bel et bien une comète, qui a dégazé lors de son passage au plus près du Soleil », conclut Olivier Hainaut. En éjectant ses composés glacés, Oumuamua a ainsi gagné de l’élan.

Oumuamua n’est pas à la bonne position, si l’on tient compte uniquement de l’influence gravitationnelle du Soleil et de Jupiter.
Pour expliquer ce changement de trajectoire, une seule possibilité : il a dégazé, ce qui lui a donné de l’élan. © ESO

Seulement, voilà : les grands télescopes n’auraient-ils pas dû le voir ? Une comète de plusieurs centaines de mètres de long, cela doit en effet produire un beau panache nébuleux, une coma, ainsi que les astronomes nomment cette atmosphère généralement chargée de poussières…

Une chevelure invisible ?

Sauf que cela dépend du spécimen. « L’activité cométaire produit énormément de vapeur d’eau, un peu de monoxyde de carbone (CO) et de dioxyde de carbone (CO2). Le problème, c’est que l’eau est très difficile à détecter, même sur une comète brillante. Il est en général beaucoup plus facile de déceler les autres gaz, tels que le cyanure (CN). Mais la quantité de CN par rapport à l’eau varie d’une comète à l’autre. Certaines en possèdent peu, voire pas du tout. C’est peut-être le cas d’Oumuamua », commente le chercheur.

« De même, il est possible qu’il soit particulièrement pauvre en poussières », ajoute-t-il. Ce sont en effet de grandes quantités de poussière qui, en réfléchissant la lumière du Soleil, « allument » les comètes, assurant le spectacle. Il ne lui resterait que de gros grains, dont l’éjection a assuré la poussée observée, mais qui sont trop peu nombreux pour pouvoir être vus.

L’astrophysicien Sean Raymond.
Courtesy S. Raymond

C’est là que l’histoire d’Oumuamua entre en jeu. S’il est aujourd’hui si pauvre, c’est sans doute que son passé chaotique lui a coûté une bonne partie de ses réserves. L’astre venu d’ailleurs serait tout simplement une comète éteinte. Or, c’est exactement ce qu’avait prédit l’équipe de Sean Raymond dès le début de l’année 2018. « Ces nouvelles observations du dégazage collent parfaitement avec notre scénario ! » se réjouit ce spécialiste de la formation des systèmes planétaires à l’université de Bordeaux.

Ce scénario est le suivant : dans l’enfance tumultueuse d’un système stellaire, de gros planétésimaux glacés ont été catapultés vers le centre du système sous l’influence de planètes géantes en formation. Au cours du billard planétaire qui a suivi, certains de ces gros corps glacés sont passés tellement près de l’une de ces géantes que, sous l’effet des énormes forces de marées qu’elle générait, ils ont été disloqués.

Parmi les morceaux résultants figurait… Oumuamua. Catapulté sur une trajectoire d’éjection, le débris a d’abord fait plusieurs fois le tour de son étoile, offrant à chaque passage au plus près le spectacle de son dégazage, perdant à chaque fois un peu plus de glaces et de poussières. Au bout de plusieurs dizaines de tours de manège, il s’en est allé dans l’espace interstellaire, perdant lors de sa course de plusieurs millions d’années encore quelques brassées de matière. Puis, hasard cosmique, il a croisé le système solaire.

Les éjections de comète : un phénomène courant

Si les chercheurs ont envisagé ce scénario à rebondissements, c’est qu’il est, foi de simulations numériques, assez ordinaire. « Nous avons maintes fois reproduit sur ordinateur la jeunesse des systèmes planétaires. Nos résultats indiquent d’abord que l’écrasante majorité des petits corps, ces “miettes” qui n’ont pas été incorporées au façonnage des planètes, sont des comètes, c’est-à-dire des corps composés au moins pour moitié de glace d’eau », indique Sean Raymond.

« Ils nous montrent ensuite que, lors du chaos provoqué par la croissance des planètes géantes, 50 à 90% de ces comètes se retrouvent éjectées de leur système d’origine. Dans notre Système solaire, on estime que 90% des petits corps glacés ont ainsi été expédiés dans l’espace. Dans 1% des cas, ces comètes passent si près d’une planète géante qu’elles se désagrègent. Exactement à la manière de la comète Shoemaker-Levy 9, broyée en morceaux lors de son rase-mottes au-dessus de Jupiter en 1992 », compare l’astronome.

Des observations qui collent avec une théorie, voilà qui, pour tout scientifique, est fort satisfaisant. « Le fait qu’Oumuamua soit une comète nous facilite beaucoup la tâche, confirme Olivier Hainaut. Si sa nature d’astéroïde s’était avérée, il aurait fallu trouver une hypothèse compliquée pour justifier son existence (par exemple, des collisions entre protoplanètes) ou encore revoir tout ce que nous savions sur la formation des planètes. Avec ce résultat, tout rentre dans l’ordre. Oumuamua serait simplement l’une des milliards de petites comètes éjectées par un système stellaire en formation. Ce qui suggère qu’on a compris comment se forment les planètes ».

Des milliers de visiteuses potentielles

Faisons les comptes :

1/ Les comètes représentent l’immense majorité des petits corps d’un système.

2/ 50 à 90% des comètes sont éjectées dans l’espace lors de la formation des planètes géantes.

3/ 1% d’entre elles sont pulvérisées en passant trop près d’une planète géante, ce qui produit des milliards de milliards de débris, dont une bonne partie perd leur réservoir de glace au fil de leurs orbites.

4/ Il y a 200 milliards d’étoiles dans la Voie lactée et sans doute autant de systèmes planétaires. Conclusion : Il y a probablement bien d’autres Oumuamua en visite dans le Système solaire…

« En effet, confirme Alessandro Morbidelli, de l’observatoire de Nice, lui aussi spécialiste de la formation et de l’évolution des systèmes planétaires. Si on suppose que chaque étoile éjecte la majorité de ses comètes et que l’on considère une distance moyenne entre étoiles de 5 années-lumière, on trouve que, à tout moment, il y aurait 0,5 comète de plus de 100 m de diamètre dans une sphère d’un rayon égal à la distance Soleil-Jupiter. »

Compte tenu de nos moyens actuels, cela fait potentiellement une découverte d’un Oumuamua tous les deux ans. Et c’est sans compter sur les milliers de corps étrangers plus petits que 100 m qui, si l’on en croit ces nouveaux résultats, visitent chaque année nos contrées. « Maintenant que nous savons à quoi ressemblent ces corps venus d’ailleurs, nous espérons en repérer un par an dès que le Large Synoptic Survey Telescope (LSST), en construction au Chili, sera mis en service en 2022 », indique Sean Raymond.

Le LSST sera capable de dévoiler des astres 15 millions de fois plus faibles que ce que ne perçoit l’œil nu (magnitude 24) © M. Mullen Design/LSST Corp.
Recevez Ciel & Espace pour moins de 6€/mois

Et beaucoup d'autres avantages avec l'offre numérique.

Voir les offres

Nous avons sélectionné pour vous