Non, l’origine extrasolaire de l’astéroïde 2015 BZ-509 n’est pas démontrée

Vue d'artiste d’un astéroïde. © Nasa/JPL-Caltech
Un astéroïde portant le nom de 2015 BZ-509 est sous le feu médiatique depuis qu’une étude proclame qu’il provient de l’extérieur du Système solaire. Ce corps céleste est-il vraiment un « immigrant » ? Certains spécialistes ont de sérieuses réserves.

« L'astéroïde 2015 BZ-509 est le tout premier corps du Système solaire dont l'origine extrasolaire est démontrée. » Le 21 mai 2018, c’est en ces termes que le CNRS annonce le résultat publié par deux astronomes dans la revue britannique MNRAS. La formulation ne laisse guère de place au doute : le petit corps céleste d’environ 3 km de diamètre, découvert en 2014 par les télescopes Pan-Starrs situés à Hawaï, ne peut avoir d’autre origine qu’un système planétaire lointain. Le même jour, la nouvelle est relayée par plusieurs médias français (comme ici, ici ou ) et étrangers (ici et ) qui font un parallèle avec la récente découverte d’Oumuamua, un autre corps céleste extrasolaire passé fugitivement près du Soleil fin 2017. Pourtant, cette conclusion sur l’origine de 2015 BZ-509 n’emporte pas l’adhésion des spécialistes des astéroïdes. Le 23 mai, pendant que nous enquêtions sur le sujet, un premier article paru sur le site du National Geographic faisait entendre les premières voix dissonantes. Des réserves que notre enquête ne fait que renforcer.

Un astéroïde rebelle

Revenons sur les faits. 2015-BZ 509 est un astéroïde à part faisant partie de la Ceinture d’astéroïdes, cette région de Système solaire situé entre les orbites de Jupiter et de Mars. Il gravite autour du Soleil, mais en sens inverse de Jupiter. En cela, il fait figure de rebelle, car il tourne à contresens de l’immense majorité des corps du Système solaire : les planètes, mais aussi les astéroïdes et les comètes. On dit que son orbite est rétrograde. De plus, elle semble stable depuis des centaines de millions d’années, voire des milliards d’années. Un objet aussi intrigant peut-il être né au cœur du Système Solaire ? Pour les auteurs de l’étude, Fathi Nanoumi, astronome à l’observatoire de la Côte d’Azur (OCA), et Helena Morais, une astronome brésilienne, la réponse est non : 2015 BZ-509 vient d’ailleurs. Il aurait été capturé par les forces gravitationnelles du Soleil et se serait installé durablement autour de ce dernier.

Une simulation qui remonte le temps

Pour étayer leur théorie, les deux chercheurs ont réalisé une simulation en partant de l’orbite de l’astéroïde pour remonter le temps jusqu’à l’époque de son apparition. Ils ont donc créé une simulation comprenant un million de clones de BZ 509 et observé leur comportement dans l’environnement chahuté du Système solaire en formation. Vingt-sept clones sur le million testés orbitent autour du Soleil et possèdent les mêmes caractéristiques de BZ-509 à la fin de la simulation. Ils apparaissent il y a environ 4,5 milliards d’années et n’auraient pas bougé depuis.

À cette époque, les planètes se sont placées sur leur orbite actuelle. Selon Fathi Nanoumi, l’explication de l’orbite rétrograde est la suivante : « Comme les collisions entre planétésimaux dans le disque ne peuvent pas inverser leurs orbites, il ne reste qu'une solution : la capture du milieu interstellaire. » Autrement dit, 2015 BZ-509 aurait quitté son système d’origine, autour d’une autre étoile, traversé l’espace interstellaire avant d’arriver dans le Système solaire il y a 4,5 milliards d’années, d’y être capturé et d’y avoir survécu jusqu’à aujourd’hui.

Si cette idée est séduisante, plusieurs astronomes remettent en cause les démonstrations présentées par les deux auteurs dans leur étude. Pour eux, l’origine interstellaire de 2015 BZ-509 n’est pas absolument pas prouvée.

Une simulation sur la sellette

Remonter à plus de 4,5 milliards d’années peut poser problème, comme l’explique Fathi Namouni : « Les barres d'erreur combinées au caractère chaotique possible de l'évolution de l’astéroïde rendaient impossible la prédiction d'orbite sur un temps aussi long. » En effet, on ne connaît pratiquement rien de l’état du Système solaire à cette époque. Les planètes venaient tout juste parachever leur formation et de se placer sur leur orbite actuelle. Selon la théorie des systèmes dynamiques, on ne peut pas remonter le temps au-delà de 60 millions d’années pour les planètes et plus de 500 000 ans pour Cérès et Vesta.

Comment ont-ils fait alors ? Grâce à leur million de simulations. « Avec 1 million de simulations, ils ne regardent plus quel est le mouvement, mais la probabilité statistique des orbites » précise Jacques Laskar, directeur de recherche au CNRS et membre de l’Académie des sciences. En clair, l’étude ne prétend pas connaître la position de 2015 BZ-509 si loin dans le temps, mais elle indique qu’il existe 27 orbites qui peuvent aboutir à sa position actuelle.

Pour Patrick Michel, spécialiste des petits corps célestes à l’OCA, « il y a un souci de méthodologie. Pour figurer 2015 BZ-509, il aurait fallu simuler des éjections d’astéroïdes de systèmes planétaires voisins et leur capture par le Système solaire. » En résumé, en déterminant un million d’orbites possibles, il est quasi certain que quelques-unes allaient aboutir à la survie de l’objet au cours de 4,5 milliards d’années d’évolution. Si cela rend le fait possible, il ne s’agit pas d’une preuve que les choses se sont déroulées ainsi.

Patrick Michel enfonce le clou : « Ce n’est pas comme ça que ça marche. S’ils trouvent que 27 orbites sur un million sont stables, ça veut simplement dire que le temps de vie médian de ce type d’orbite est très court, de l’ordre de 7 millions d’années. […] Une autre interprétation ne peut tenir ».

Animation qui montre l’orbite de BZ-509 et de Jupiter. On peut voir que BZ-509 voyage dans le sens inverse de Jupiter.

Une stabilité en question

De plus, une population d’astéroïdes peut-elle vraiment être stable durant 4,5 milliards d’années ? L’astéroïde BZ 509 et Jupiter sont en résonnance co-orbitale. Ils tournent tous les deux autour du Soleil au même rythme, ce qui leur assure une grande stabilité (autrement dit qu’aucune force ne les pousse à changer d’orbite). Or, précisément, cet argument de la stabilité de l’orbite se retourne contre l’origine extrasolaire de l’objet : « Si un astre se trouve sur une orbite stable, il faut qu’il y entre, argumente Patrick Michel. Mais aucun astre capturé ne peut se retrouver sur une orbite stable. »

Par conséquent, au bout d’un certain temps une population d’astéroïdes venue d’ailleurs perd forcément quelques membres. Par exemple, la demi-vie d’une population de géocroiseurs est d’environ 1 milliard d’années, c’est-à-dire qu’au bout de cette période, la moitié des astéroïdes de la population l’ont quittée. Dans ces conditions, difficile de croire alors que BZ-509 serait resté autour de Jupiter pendant 4,5 milliards d’années. Pour qu’il soit encore observable aujourd’hui, il faudrait que la population de départ soit gigantesque. Ou alors qu’elle est stationnaire dans le temps, ce qui signifie qu’elle est renouvelée en permanence : pour chaque astéroïde quittant la population, un nouveau arrive, apporté par une source extérieure, ce qui compense cette perte. « Cette dernière solution est pour moi la plus logique », affirme Patrick Michel.

Une source extrasolaire peu probable

Peut-être alors que la source qui réapprovisionne la population et qui aurait ramené BZ-509 avec lui est extrasolaire ! « C’est l’hypothèse la moins probable et la plus compliquée », tempère Patrick Michel. En réalité, il serait beaucoup plus facile de démontrer que 2015 BZ-509 est originaire du Système solaire. Les comètes comme celle de Halley pourraient être les fournisseuses d’astéroïdes. Ces comètes périodiques réalimenteraient régulièrement la population en astéroïdes. Le Nuage d’Oort, aux confins du Système solaire, a également produit certains astéroïdes et pourrait aussi être l’un des suspects. Ces deux sources potentielles se révèlent plus évidentes et plus probables qu’un autre système planétaire.

Ces idées restent des spéculations. Mais la démonstration de l’origine interstellaire de 2015 BZ-509 par Fathi Nanoumi et Helena Morais ne convainc pas davantage : « Le travail est intéressant, mais c’est surinterprété, et il n’y a aucun calcul », déplore Sean Raymond, du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux. Rien ne permet donc d’affirmer avec certitude que 2015 BZ-509 est un astéroïde « immigrant », qui se serait installé depuis longtemps autour de Jupiter. L’astrophysicien déplore par ailleurs que les deux auteurs de l’article scientifique n’aient pas évalué d’autres hypothèses sur l’origine de l’astéroïde et qu’ils ne les aient pas soumises à une étude statistique. Et de conclure : « Il n’est pas impossible que 2015 BZ-509 soit d’origine d’interstellaire, mais ce n’est pas cette étude qui le prouve. » Et c’est bien là tout le problème : affirmer une découverte en lieu et place d’une simple possibilité, plutôt exotique. Sans dévaloriser le travail des deux chercheurs, le communiqué de presse du CNRS aurait pu faire preuve de cette nécessaire modération.

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