Le Système solaire comporte-t-il des corps étrangers ? Cette question revient régulièrement dans l’actualité, avec les passages remarqués d’Oumuamua et de la comète Borisov entre 2017 et 2019, qui venaient d’ailleurs, du milieu interstellaire. Mais si ces deux corps n’ont fait que traverser le Système solaire, d’autres sont probablement restés, capturés par l’attraction du Soleil. Les astrophysiciens Fathi Namouni (Laboratoire Lagrange, CNRS) et Helena Morais (Unesp, Brésil) en sont convaincus. En 2018 déjà, ils émettaient l’hypothèse que l’astéroïde Ka`epaoka`awela soit d’origine interstellaire. Ils enfoncent aujourd’hui le clou dans une nouvelle étude, parue ce 23 avril 2020 dans la revue MNRAS (Monthly Notice of the Royal Astronomical Society). Selon leurs calculs, pas moins de 19 astéroïdes présents actuellement dans le Système solaire n’en sont pas originaires.

Un million de clones

Le duo de chercheurs s’est intéressé à 17 astéroïdes de la classe des Centaures, des corps glacés situés entre Jupiter et Neptune, ainsi qu’à deux objets transneptuniens (situés au-delà de l’orbite de Neptune). Pour Fathi Namouni, quelque chose ne tournait pas rond dans ces astéroïdes. « L’origine qu’on leur attribue est le disque protoplanétaire autour du jeune Soleil, explique ainsi le chercheur du CNRS. Mais dans les modèles, si l’on avance ou que l’on recule de 100 millions d’années, il se passe forcément quelque chose pour ces astéroïdes. » Dérèglements orbitaux, collisions avec une planète, ou désintégration, les simulations ne prédisent pas un grand avenir à ces astéroïdes, mais surtout elles leur confèrent un passé qui n’aurait pas dû dépasser les 100 millions d’années, bien loin des 4,5 milliards du Système solaire. Autrement dit, soit ces astéroïdes ont tous été capturés très récemment, et aucun modèle ne l’explique, soit c’est l’hypothèse de départ qui est fausse.

Pour le vérifier, l’équipe s’est attelée à modéliser leurs orbites, sans avoir de scénario de départ en tête. Un travail qui nécessite des données d’une précision absolue. « Avec le phénomène de chaos, même avec très peu de différence sur une orbite on arrive à de grands écarts dès 10 000 ans », atteste ainsi Fathi Namouni. Helena Mourais et lui sont donc partis sur une autre approche, plus statistique. « Nous avons générés un million de clones de chaque astéroïde », résume simplement le chercheur de l’observatoire de la Côte d’Azur. Chaque clone correspond à un infime écart sur la mesure de sa position, afin de couvrir l’ensemble des barres d’erreurs des mesures. Puis, à l’aide d’une « machine à remonter le temps », plus concrètement le Mésocentre de calcul intensif SIGAMM de l’observatoire de la Côte d’Azur, les deux chercheurs sont parvenus à voir les positions de leurs astéroïdes il y a 4,5 milliards d’années.

Loin d’obtenir un amalgame de positions incohérentes, leurs calculs tendent vers des pics très marqués, centrés sur des positions orbitales bien précises. « C’est un résultat surprenant », admet lui-même Fathi Namouni, « on trouve que ces 19 astéroïdes avaient à l’époque des orbites perpendiculaires au plan du Système solaire. » La Terre et les sept autres planètes sont en effet à peu près alignées sur un même plan, et ce, depuis leur origine. Le fait que ces astéroïdes aient eu un jour une orbite aussi différente ne peut signifier qu’une chose pour les deux chercheurs : ils viennent d’ailleurs et ne sont pas nés dans le disque protoplanétaire autour du jeune Soleil.

Calculs à affiner

Pour réduire leurs marges d’erreur, les chercheurs se sont limités à une « population tranquille d’astéroïdes », admet Fathi Namouni : « Nous n’avons pas inclus ceux dont l’incertitude était trop grande sur leur position, ni ceux qui risquaient d’entrer en collision avec une planète. » Les comètes sont elles aussi exclues de la sélection, « faute d’avoir un modèle ou la puissance de calcul pour prendre en compte leur perte de masse sur un temps aussi long », explique le chercheur. Leur étude devra donc être améliorée dans les années à venir, afin d’intégrer davantage de corps, et surtout déterminer d’où viennent ces astéroïdes, une question non résolue. L’astronome niçois rêve déjà d’avoir accès à de meilleurs calculateurs pour y répondre : « J’espère répéter l’expérience, cette fois avec un milliard de clones ! »