Le soleil capte les planètes voyou qui passent. Le Soleil est capable de capturer à la fois de petites planètes et des géantes gazeuses de la taille de Jupiter qui s’approchent trop près; notre étoile les maintient alors aux confins du système solaire.
Le système solaire est capable d’échanger ses précieuses planètes voyou avec celles capturées par son système stellaire voisin Alpha Centauri. Et de nouvelles recherches suggèrent que les mondes échappés adoptés par le système solaire peuvent orbiter autour de sa périphérie pendant des milliards d’années avant de s’approcher du soleil et potentiellement provoquer le chaos dans le système solaire interne.
Les scientifiques émettent depuis longtemps l’hypothèse que le système solaire pourrait capturer des objets qui passent, tels que des comètes et des astéroïdes, et les collecter à l’extérieur du nuage d’Oort, qui est considéré comme une coquille sphérique de milliards de corps glacés aux limites extérieures du système solaire.
Illustration d’une planète voyou en orbite autour du système solaire à grande distance
Cependant, de nouvelles recherches montrent que cette «région de capture» s’étend bien au-delà du nuage d’Oort, qui se trouve à environ deux années-lumière de la Terre (environ 126 000 fois la distance entre la Terre et le Soleil). Les travaux montrent également que notre système planétaire est capable d’aspirer des corps bien plus gros que les comètes ou les astéroïdes.
“Nous avons découvert que lorsque des objets sont capturés dans notre système solaire, la distance à laquelle ils peuvent être capturés est bien plus grande qu’on ne le pensait auparavant”, a déclaré à Space.com Edward A. Belbruno, auteur de l’étude et professeur de mathématiques à l’université Yeshiva. “Nous avons constaté que les objets pouvant être capturés se trouvent à environ 3,81 années-lumière, ce qui est proche du prochain système stellaire, le système Alpha Centauri.”
Bien que notre système solaire ne soit pas capable de capturer un objet d’une masse égale ou supérieure à la masse du Soleil, car cela interférerait avec l’influence gravitationnelle du Soleil, il est capable de collecter des planètes voyou dont la masse atteint le masse de Jupiter, qui est mille fois moins massive que le Soleil.
Diagramme montrant la distance à laquelle notre système planétaire peut collecter des planètes voyou. NASA/JPL-Caltech/Robert Lea
“C’est un résultat très intéressant”, a poursuivi Belbruno.
Les planètes voyou sont des mondes qui ont été éjectés de leur système planétaire. Cela peut se produire lorsqu’une étoile qui passe perturbe la stabilité gravitationnelle d’un système planétaire ou simplement en raison de perturbations naturelles dans un jeune système stellaire.
On estime que la Voie lactée est peuplée d’un grand nombre de planètes voyou flottant librement. Notre galaxie peut contenir jusqu’à un quadrillion (10 suivis de 14 zéros) de planètes voyous qui ont été éjectées de leur système d’origine et errent dans la Voie lactée en tant qu’orphelines de l’espace.
Alors que de nombreuses recherches se sont concentrées sur la façon dont les planètes voyou pourraient être larguées, moins de recherches se sont concentrées sur la possibilité que ces orphelins célestes puissent trouver un nouveau foyer.
Le duo de scientifiques à l’origine de cette étude, dont l’ancien expert de la NASA James Green, a découvert quelque chose de surprenant dans cette capture de planètes voyou qui passent. Green s’est rendu compte qu’il existait en réalité deux points gravitationnellement stables, ou «points de Lagrange», auxquels un intrication pouvait se produire.
“Vous avez deux régions entières, de petits trous où les choses peuvent pénétrer dans le système solaire à ces deux points de Lagrange”, a déclaré Belbruno. “L’un pointe vers le Centre Galactique, l’autre s’en éloigne.”
L’illustration montre une planète froide et orpheline, recouverte de glace en raison de l’absence d’étoile mère et n’émettant aucune lumière propre. Centre de vol spatial Goddard, NASA
Le professeur de mathématiques passionné de mécanique céleste a expliqué que lorsque des planètes voyou entreront dans le système solaire par ces ouvertures, elles commenceront d’abord à se déplacer très lentement autour de notre soleil, restant à environ 3,81 années-lumière pendant environ 100 millions d’années. Après cette période, ils commenceront à se replier sur eux-mêmes, un processus qui peut prendre des milliards d’années.
Belbruno a expliqué qu’un facteur intéressant que lui et Greene ont découvert à propos de cette migration est que le nouvel ajout au système solaire orbitera selon un modèle appelé «courbe fractale». Il s’agit d’une courbe mathématique dont la forme suit le même motif d’irrégularité à mesure qu’elle augmente en taille. L’ensemble de Mandelbrot en est un exemple célèbre. “Vous obtenez ces courbes vraiment sympas, surtout à mesure que l’objet se rapproche de plus en plus du point de capture”, a expliqué Belbruno.
Belbruno a expliqué que pour capturer une planète voyou, le Soleil devrait se déplacer à une vitesse relativement faible de plusieurs centaines de kilomètres par heure. C’est très rapide par rapport aux normes terrestres, mais c’est une vitesse de fuite étant donné que des objets de masse planétaire en fuite ont été détectés se déplaçant à des vitesses supérieures à 1,2 million de miles par heure (1,9 million de kilomètres par heure).
Les faibles vitesses de ces planètes voyou capturées signifient qu’il pourrait y avoir un véritable réservoir de tels objets en orbite autour du Soleil pendant des milliards d’années (jusqu’à 3,81 années-lumière).
Une illustration de l’ensemble de Mandelbrot, peut-être la fractale la plus célèbre. Wolfgang Beyer
Que se passe-t-il si une planète voyou capturée pénètre dans le système solaire ? Eh bien, Belbruno a dit que cet effet dépendrait de la taille et de la masse de cette planète.
“Disons que ce monde avait la taille de Jupiter et pénétrait dans le système solaire”, a-t-il déclaré. «Un objet de la taille de Jupiter entrant dans notre système solaire provoquerait, dans un certain sens, un changement radical d’orbite. Cela affecterait immédiatement la dynamique du mouvement de la Terre autour du Soleil, et cela affecterait certainement la vie sur cette planète.»
“Il est possible que certaines planètes du système solaire deviennent incontrôlables.”
Bien sûr, une planète voyou pourrait ne jamais atteindre le système solaire interne. Comme mentionné ci-dessus, une orbite autour du Soleil à une distance de 3,81 années-lumière rapprocherait une planète captive capturée très près d’Alpha Centauri, ce qui pourrait piéger ses propres voleurs et les tenir à distance.
“La gravité de notre système solaire est proche de celle d’Alpha Centauri, cela signifierait donc que la zone de capture d’Alpha Centauri est très proche de celle de notre propre soleil”, a déclaré Belbruno. “Les deux systèmes se chevauchent complètement en termes d’influence gravitationnelle, ce qui signifie que déplacer des objets d’avant en arrière serait très, très naturel.”
Actuellement, le travail des scientifiques est basé sur une modélisation mathématique, Belbruno notant que, comme les planètes voyou émettent peu de lumière, il sera extrêmement difficile d’en détecter une au-delà du nuage d’Oort.
Un facteur utile dans la recherche est le fait que Belbruno et Greene ont identifié deux sites de capture, et ces points de Lagrange sont un endroit naturel pour commencer la chasse aux planètes orphelines adoptées. Une telle recherche pourrait actuellement dépasser les capacités de la technologie télescopique, même si le télescope spatial James Webb (JWST) pourrait éventuellement détecter les émissions thermiques d’un tel monde dans la lumière infrarouge.
“De nombreux objets peuvent être là dans des schémas de confinement, comme s’ils tournaient en spirale autour du Soleil”, a conclu Belbruno. «Une fois arrivés, ils ne pourront plus en sortir, même s’ils sont entrés dans le système solaire il y a 4 milliards d’années. Il est tout à fait possible qu’il existe déjà des planètes voyou capturées.»