Dans un an (peut-être deux), l'observatoire Vera C. Rubin au Chili deviendra opérationnel et commencera son Legacy Survey of Space and Time (LSST) de 10 ans. À l'aide de son miroir de 8,4 mètres (27 pieds) et de son appareil photo de 3,2 gigapixels, cet observatoire devrait collecter 500 pétaoctets d'images et de données. Il abordera également certaines des questions les plus urgentes sur la structure et l'évolution de l'univers et de tout ce qu'il contient.

L'un des aspects très attendus du LSST est de savoir comment il permettra aux astronomes de localiser et de suivre les objets interstellaires (ISO), qui sont devenus d'un intérêt particulier depuis qu'Oumuamua a survolé notre système en 2017. Selon une étude récente d'une équipe de l'Université de Chicago et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), l'Observatoire Rubin détectera une cinquantaine d'objets au cours de sa mission de 10 ans, dont beaucoup nous pourrons étudier de près en utilisant des missions de rendez-vous.

Leur article qui décrit leurs découvertes, qui est en cours d'examen pour publication dans le Revue des sciences planétaires, était dirigé par Devin Hoover, chercheur au Département d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Chicago. Il a été rejoint par Darryl Seligman, un T.C. Boursier postdoctoral Chamberlin au Département des sciences géophysiques de l'Université de Chicago; et Matthieu Payne, un chercheur scientifique de la SAO au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Depuis que l'humanité a eu son premier aperçu d'un objet interstellaire le 19 octobre, 2017, les astronomes ont envisagé la possibilité de rencontrer de futurs visiteurs. Alors que les astronomes avaient déjà émis l'hypothèse que notre système solaire est visité par des objets interstellaires quelques fois par an, 'Oumuamua le premier objet de ce type jamais observé. De plus, la façon dont il a défié la classification a rapidement conduit à la prise de conscience que cet objet était le premier de ce type à être observé.

Cela n'a pas manqué de spéculer sur ce que cela pourrait être, avec des possibilités allant d'un iceberg d'hydrogène, un morceau d'un corps semblable à Pluton, un « lapin de poussière » interstellaire, " et même une voile solaire extraterrestre. Quelle que soit sa vraie nature, « La simple existence d'Oumuamua a confirmé que les ISO sont statistiquement significatives dans notre galaxie, qui a été renforcée par la détection d'un deuxième ISO (2I/Borisov) près de deux ans plus tard.

Comme l'a expliqué l'auteur principal Devin Hooper à Universe Today par e-mail, la perspective d'étudier une ISO est extrêmement prometteuse, étant donné ce qu'ils représentent :"Les objets interstellaires représentent les éléments constitutifs et les restes du processus de formation des planètes dans les systèmes extrasolaires. Tout comme les comètes et les astéroïdes du système solaire nous en ont dit plus sur sa formation que les planètes elles-mêmes, les objets interstellaires nous en diront plus sur la formation des planètes et des étoiles que les exoplanètes et les étoiles. Puisque ces objets traversent le système solaire, nous pouvons mieux comprendre les éléments constitutifs des planètes extra-solaires sans voyager vers d'autres systèmes planétaires."

Pour ces raisons, la communauté astronomique attend avec impatience la découverte d'autres objets interstellaires. Plusieurs études ont déjà montré comment de nouveaux instruments détecteront plusieurs de ces objets par an, ce qui permettra aux astronomes de contraindre les propriétés de ce type d'objet et de déterminer comment 'Oumuamua et 2I/Borisov s'intègrent dans la population globale.

Par exemple, les chercheurs ont indiqué que l'observatoire Vera C. Rubin détectera plusieurs ISO par an une fois le LSST commencé. De la même manière, il existe des propositions de missions d'interception rapide capables de rendez-vous avec certains de ces objets. Pour déterminer combien d'objets seraient détectables et atteignables, Hoover et ses collègues ont exécuté une série de simulations informatiques qui ont généré toute une population d'ISO entrant dans le système solaire.

La densité numérique des objets était basée sur ce que la détection de 'Oumuamua et 2I/Borisov impliquait - c'est-à-dire, dix ²⁶ dans notre galaxie, et un passant par le système solaire intérieur à un moment donné. Pour voir ce qui serait détectable par le LSST, dit Hoover, ils ont développé trois critères de détectabilité :

"D'abord, l'ISO doit avoir une magnitude apparente minimale inférieure à 24 ; en d'autres termes, il doit être suffisamment brillant pour être observé par le LSST. Seconde, l'ISO doit atteindre une altitude supérieure à +30 degrés; en d'autres termes, il doit être assez haut dans le ciel… Enfin, le soleil doit avoir une altitude inférieure à -18 degrés; en d'autres termes, le soleil est au-dessous de l'horizon pour rendre le ciel suffisamment sombre au moment de l'observation. Les deuxième et troisième critères garantissent que les ISO détectables sont significativement éloignées du soleil dans le ciel."

Si un ISO passant par le système solaire interne satisfait à ces trois critères à n'importe quel point de sa trajectoire (coïncidant avec la campagne d'observation de 10 ans du LSST), alors il a été considéré comme détectable. Ils ont découvert qu'environ 20% des ISO dans leur population simulée seraient détectables par le LSST et accessibles à l'aide d'une mission de rendez-vous ISO dédiée. Cela équivaut à environ une ISO atteignable par an entre 2022/23-2032/33.

En regardant vers l'avenir proche, ces résultats permettront aux chercheurs de concevoir des stratégies d'observation qui maximiseront la probabilité de détection des ISO et aideront à déterminer quelles futures missions de rendez-vous sont réalisables. Hoover dit, "Spécifiquement, 1,69 % des ISO de notre échantillon sont à la fois détectables et atteignables par une mission de rendez-vous à 30 km/s de delta-v. Nous avons besoin des deux critères car nous ne connaissons que les trajectoires des ISO détectées, permettant de leur envoyer des missions d'interception. Cette, bien sûr, repose sur la découverte de plus d'ISO. Alors que la communauté astronomique améliore ses capacités de détection, nous allons sonder un plus grand nombre d'ISO, nous permettant de choisir parmi un plus large éventail de cibles pour une mission de rendez-vous."

À l'heure actuelle, il y a deux missions en cours de développement - la mission Comet Interceptor de l'ESA et le concept NASA BRIDGE - qui ont toutes deux été considérées dans cette étude par Hoover et ses collègues. Comme Hoover l'a indiqué, ces missions auront un delta-v de 15 km/s (54, 000 km/h; 33, 554 mph) et 2 km/s (7, 200 km/h; 4, 474 mph) respectivement. Cela ne répond pas aux exigences delta-v spécifiées dans leur étude, ce qui réduit considérablement la population des ISO accessibles.

En réalité, les résultats obtenus par Hoover et ses collègues indiquent qu'avec ces deux missions, le pourcentage d'ISO atteignables a diminué à 0,471 % et 0,003 % de leur échantillon, respectivement. Compte tenu de la densité numérique des ISO dans leur simulation, cela équivaut à environ 1 ISO par an qui serait détectable et atteignable avec le concept BRIDGE de la NASA. Cependant, il existe de nombreuses propositions de missions d'interception avec des capacités delta-v plus élevées, comme les voiles lumineuses et les réseaux à énergie dirigée. Even slower missions still stand a chance of making a rendezvous.

"Due to technological limitations, the delta-v capabilities of current missions are limited, but this does not make a rendezvous mission with an ISO impossible, " said Hoover. "Given the current estimate for the number density of ISOs within the solar system, ~100 are within the 5 AU sphere at any given time. Given the time it takes for a typical ISO to cross the 5 AU sphere, we calculated that the LSST should detect ~10 reachable targets for BRIDGE within its 10-year observational campaign. Ainsi, I would not rule out the possibility of low delta-v intercept missions."

Regarder vers l'avant, the results of this study will be of considerable use to astronomers and space agencies. Beyond offering updated estimates on how many ISOs will be detectable soon, these results will also allow researchers to devise observation strategies that maximize the likelihood of detecting ISOs. Par ailleurs, they underline the need for dedicated intercept missions capable of keeping up with ISOs that buzz our system!