Oumuamua (L) et la comète 2I/Borisov (R) sont les deux seuls ISO que nous connaissons avec certitude. Crédit :ESO/M. Kornmesser, nagualdesign
Maintenant que nous savons que les objets interstellaires (ISO) visitent notre système solaire, les scientifiques souhaitent mieux les comprendre. Comment pourraient-ils être capturés ? S'ils sont capturés, que leur arrive-t-il ? Combien d'entre eux pourraient être dans notre système solaire ?
Une équipe de chercheurs essaie de trouver des réponses.
Nous connaissons avec certitude deux ISO :"Oumuamua et la comète 2I/Borisov. Il devait y en avoir d'autres, probablement beaucoup d'entre eux. Mais nous n'avons que récemment acquis la technologie pour les voir. Nous en découvrirons probablement beaucoup d'autres bientôt, grâce à de nouvelles installations comme l'observatoire Vera C. Rubin.
Dans un nouveau document soumis à Le Journal des sciences planétaires , un trio de chercheurs se sont penchés sur la question des ISO dans notre système solaire. Le titre de l'article est "Sur le sort des objets interstellaires capturés par notre système solaire". Le premier auteur est Kevin Napier du Département de physique de l'Université du Michigan.
Dans l'état actuel des choses, il n'y a aucun moyen fiable d'identifier les objets capturés individuels. Si les astronomes pouvaient attraper un ISO en train d'être capturé, ce serait génial. Mais le système solaire est terriblement complexe, et cela rend l'identification des ISO difficile. "Compte tenu de l'architecture dynamique complexe du système solaire externe, il n'est pas simple de déterminer si un objet est d'origine interstellaire, " écrivent les auteurs.
Cette figure de l'étude montre quelques résultats de simulation. Chaque ligne bleue est une ISO individuelle. Le haut représente la distance du péricentre osculateur en UA. Le bas montre l'inclinaison en degrés. Dans leurs simulations, les objets individuels ne deviennent distinguables qu'après environ 100 millions d'années. Lorsqu'une ligne bleue se termine, que l'ISO a quitté le système solaire. Crédit :Napier et al 2021
Il n'y avait pas beaucoup d'occasions d'étudier "Oumuamua ou Borisov. Ils ont été identifiés comme des ISO par leur excès de vitesse hyperbolique. Cela signifie qu'un objet a la bonne trajectoire et une vitesse suffisamment élevée pour échapper à la gravité d'un objet central. Dans ce cas, l'objet central est, bien sûr, le soleil.
Donc, les ISO pourraient-ils être capturés ? Plutôt probable. "La première étape d'une enquête rigoureuse sur cette question est de calculer une section efficace de capture pour les objets interstellaires en fonction de l'excès de vitesse hyperbolique…", écrivent les auteurs.
Mais ce n'est que la première étape, selon les auteurs. "Bien que la section transversale constitue la première étape vers le calcul de la masse des roches extraterrestres résidant dans notre système solaire, nous devons également connaître la durée de vie des objets capturés. » Les chercheurs ont calculé la durée de vie des objets à l'aide de simulations, essayé de comprendre ce qui leur arrive au fil du temps dans notre système solaire, et a ensuite proposé un inventaire actuel des ISO capturés.
Les chercheurs ont identifié trois tendances générales :
Ce chiffre de l'étude montre la fraction survivante des ISO capturés au fil du temps. Les points noirs représentent les données de la simulation, et la ligne bleue correspond le mieux à l'équation. Il faut au moins environ 1 million d'années avant que suffisamment d'orbites aient lieu pour qu'un ISO soit éjecté. Crédit :Napier et al 2021
Dans le premier cas, si un ISO ne peut pas élever son péricentre au-delà de Jupiter, il sera probablement entraîné dans la géante gazeuse et détruit. Dans le deuxième cas, les objets sur des orbites très inclinées sont moins susceptibles de rencontrer une planète car la plupart du temps, ils sont hors du plan du système solaire. Les objets sur des orbites planaires sont plus susceptibles de rencontrer une planète et d'être perturbés et renvoyés dans l'espace interstellaire. Dans le troisième cas, il est difficile pour une ISO d'obtenir un statut transneptunien permanent car il faudrait une chaîne d'événements très improbable.
Les simulations ont quelques limites, ce que les auteurs expliquent. Ils n'ont pris en compte que les quatre plus grandes planètes du système solaire et le soleil. Les corps plus petits ne sont pas massifs pour avoir beaucoup d'effet, ou quel effet ils auraient est éclipsé par le soleil. Ils ignorent également le dégazage, la pression de rayonnement du soleil, ou traîner des atmosphères planétaires, ce qui serait extrêmement rare de toute façon, et n'est pas susceptible d'affecter les résultats. "Chacune de ces approximations est assez modeste, de sorte que les inclure ferait relativement peu de différence dans nos conclusions, " expliquent-ils.
Globalement, la simulation montre qu'au fil du temps, la plupart des corps capturés seraient éjectés du système solaire. ça prend du temps, bien que. C'est parce que la plupart des ISO passeraient simplement par le système, et ceux qui ont été capturés dans une orbite instable d'un certain type passeraient par de nombreuses orbites, 30 dans ce travail, avant d'être éjecté. C'est parce que les objets capturés ont généralement des axes semi-grands de 1000 UA avec des périodes orbitales d'environ 30, 000 ans. So it takes at least one million years before any captured ISOs could be ejected.
The researchers also calculated the populations of captured ISOs that might be in our solar system currently. They point out that there are two distinct time periods when objects can be captured that are of interest. The first is in the early days of the solar system when the sun is still in its birth cluster of stars, and objects from within that cluster could be captured. The second is when the sun resides in the field.
In their simulations, the trio of scientists used 276, 691 synthetic captured interstellar objects. Of those, only 13 survived for 500 million years, and only three objects survived for one billion years. But these results come with detailed caveats that are best explained in the paper itself.
The authors point out that their simulations might be useful in understanding panspermia. If the chemicals necessary for life, or even life itself, can somehow travel between solar systems, the ISOs likely play a role. Maybe the most prominent role.
They also mention the Planet Nine scenario. One of the authors of this paper, Konstantin Batygin, along with Michael E. Brown, hypothesized a so-called Planet Nine. The Planet Nine hypothesis states that another planet about five to 10 times the mass of Earth is in a wide orbit with a semi-major axis of 400 to 800 AUs. Planet Nine, s'il existe, would take between 10, 000 and 20, 000 years to complete one orbit around the sun.
According to this paper, when included in the simulations, Planet Nine "…yielded rich dynamics that did not appear in the simulations including only the four known giant planets."
