Depuis des décennies, les scientifiques ont émis l'hypothèse qu'au-delà des limites du système solaire, à une distance allant jusqu'à 50, 000 UA (0,79 ly) du soleil, là se trouve un nuage massif de planétésimaux glacés connu sous le nom de nuage d'Oort. Nommé en l'honneur de l'astronome néerlandais Jan Oort, on pense que ce nuage est l'origine des comètes à long terme. Cependant, à ce jour, aucune preuve directe n'a été fournie pour confirmer l'existence du nuage d'Oort.

Cela est dû au fait que le nuage d'Oort est très difficile à observer, étant assez éloigné du soleil et dispersé sur une très grande région de l'espace. Cependant, dans une étude récente, une équipe d'astrophysiciens de l'Université de Pennsylvanie a proposé une idée radicale. En utilisant des cartes du fond diffus cosmologique (CMB) créées par la mission Planck et d'autres télescopes, ils croient que les nuages ​​d'Oort autour d'autres étoiles peuvent être détectés.

L'étude - "Probing Oort clouds around Milky Way stars with CMB Surveys", qui est récemment apparu en ligne – était dirigé par Eric J Baxter, un doctorat étudiant du Département de physique et d'astronomie de l'Université de Pennsylvanie. Il a été rejoint par les professeurs de Pennsylvanie Cullen H. Blake et Bhuvnesh Jain (le principal mentor de Baxter).

Récapituler, le nuage d'Oort est une région hypothétique de l'espace qui s'étendrait entre 2, 000 et 5, 000 UA (0,03 et 0,08 al) jusqu'à 50, 000 UA (0,79 ly) du soleil - bien que certaines estimations indiquent qu'il pourrait atteindre jusqu'à 100, 000 à 200, 000 UA (1,58 et 3,16 al). Comme la ceinture de Kuiper et le disque épars, le nuage d'Oort est un réservoir d'objets transneptuniens, bien qu'il soit mille fois plus éloigné de notre soleil que ces deux autres.

On pense que ce nuage provient d'une population de petits corps glacés à moins de 50 UA du soleil qui étaient présents lorsque le système solaire était encore jeune. Heures supplémentaires, il est théorisé que les perturbations orbitales causées par les planètes géantes ont amené ces objets qui avaient des orbites très stables à former la ceinture de Kuiper le long du plan de l'écliptique, tandis que ceux qui avaient des orbites plus excentriques et éloignées formaient le nuage d'Oort.

Selon Baxter et ses collègues, parce que l'existence du nuage d'Oort a joué un rôle important dans la formation du système solaire, il est donc logique de supposer que d'autres systèmes stellaires ont leurs propres nuages ​​d'Oort - qu'ils appellent des exo-nuages ​​d'Oort (EXOC). Comme le Dr Baxter l'a expliqué à Universe Today par e-mail :

"L'un des mécanismes proposés pour la formation du nuage d'Oort autour de notre soleil est que certains des objets du disque protoplanétaire de notre système solaire ont été éjectés dans de très grands, orbites elliptiques par interactions avec les planètes géantes. Les orbites de ces objets ont ensuite été affectées par les étoiles proches et les marées galactiques, les faisant s'écarter d'orbites restreintes au plan du système solaire, et pour former le nuage d'Oort désormais sphérique. Vous pourriez imaginer qu'un processus similaire pourrait se produire autour d'une autre étoile avec des planètes géantes, et nous savons qu'il y a beaucoup d'étoiles là-bas qui ont des planètes géantes."

Comme Baxter et ses collègues l'ont indiqué dans leur étude, la détection des EXOC est difficile, en grande partie pour les mêmes raisons pour lesquelles il n'y a aucune preuve directe du propre nuage d'Oort du système solaire. Pour un, il n'y a pas beaucoup de matériel dans le cloud, avec des estimations allant de quelques à vingt fois la masse de la Terre. Seconde, ces objets sont très éloignés de notre soleil, ce qui signifie qu'ils ne réfléchissent pas beaucoup de lumière ou ont de fortes émissions thermiques.

Pour cette raison, Baxter et son équipe ont recommandé d'utiliser des cartes du ciel aux longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques pour rechercher des signes de nuages ​​d'Oort autour d'autres étoiles. De telles cartes existent déjà, grâce à des missions comme le télescope Planck qui ont cartographié le fond diffus cosmologique (CMB). Comme Baxter l'a indiqué :

« Dans notre journal, nous utilisons des cartes du ciel à 545 GHz et 857 GHz qui ont été générées à partir des observations du satellite Planck. Planck a été à peu près conçu *seulement* pour cartographier le CMB; le fait que nous puissions utiliser ce télescope pour étudier les nuages ​​exo-Oort et potentiellement les processus liés à la formation des planètes est assez surprenant !"

C'est une idée assez révolutionnaire, car la détection des EXOC ne faisait pas partie de l'objectif de la mission Planck. En cartographiant le CMB, qui est le "rayonnement relique" laissé par le Big Bang, les astronomes ont cherché à en savoir plus sur la façon dont l'univers a évolué depuis le début de l'univers - environ. 378, 000 ans après le Big Bang. Cependant, leur étude s'appuie sur des travaux antérieurs dirigés par Alan Stern (le chercheur principal de la mission New Horizons).

En 1991, avec John Stocke (de l'Université du Colorado, Boulder) et Paul Weissmann (du Jet Propulsion Laboratory de la NASA), Stern a mené une étude intitulée "An IRAS search for extra-solar Oort clouds". Dans cette étude, ils ont suggéré d'utiliser les données du satellite astronomique infrarouge (IRAS) dans le but de rechercher des EXOC. Cependant, considérant que cette étude s'est concentrée sur certaines longueurs d'onde et 17 systèmes stellaires, Baxter et son équipe se sont appuyés sur les données de dizaines de milliers de systèmes et sur une plus large gamme de longueurs d'onde.

D'autres télescopes actuels et futurs qui, selon Baxter et son équipe, pourraient être utiles à cet égard comprennent le télescope du pôle Sud, situé à la station du pôle Sud Amundsen-Scott en Antarctique; le télescope cosmologique d'Atacama et l'observatoire Simons au Chili; le télescope submillimétrique à grande ouverture (BLAST) transporté par ballon en Antarctique ; le télescope Green Bank en Virginie-Occidentale, et d'autres.

"En outre, le satellite Gaia a récemment cartographié très précisément les positions et distances des étoiles de notre galaxie, " Baxter a ajouté. " Cela rend le choix des cibles pour les recherches dans le cloud exo-Oort relativement simple. Nous avons utilisé une combinaison de données Gaia et Planck dans notre analyse."

Pour tester leur théorie, Baxter et son équipe ont construit une série de modèles pour l'émission thermique des nuages ​​exo-Oort. "Ces modèles ont suggéré que la détection des nuages ​​exo-Oort autour des étoiles proches (ou au moins de mettre des limites à leurs propriétés) était faisable compte tenu des télescopes et des observations existants, " dit-il. " En particulier, les modèles ont suggéré que les données du satellite Planck pourraient potentiellement se rapprocher de la détection d'un nuage exo-Oort comme le nôtre autour d'une étoile proche."

En outre, Baxter et son équipe ont également détecté un soupçon de signal autour de certaines des étoiles qu'ils ont prises en compte dans leur étude, en particulier dans les systèmes Vega et Formalhaut. En utilisant ces données, ils ont pu mettre des contraintes sur l'existence éventuelle d'EXOC à une distance de 10, 000 à 100, 000 UA de ces étoiles, which roughly coincides with the distance between our sun and the Oort Cloud.

Cependant, additional surveys will be needed before the existence any of EXOCs can be confirmed. These surveys will likely involve the James Webb Space Telescope, which is scheduled to launch in 2021. In the meantime, this study has some rather significant implications for astronomers, and not just because it involves the use of existing CMB maps for extra-solar studies. As Baxter put it:

"Just detecting an exo-Oort cloud would be really interesting, since as I mentioned above, we don't have any direct evidence for the existence of our own Oort cloud. If you did get a detection of an exo-Oort cloud, it could in principle provide insights into processes connected to planet formation and the evolution of protoplanetary disks. Par exemple, imagine that we only detected exo-Oort clouds around stars that have giant planets. That would provide pretty convincing evidence that the formation of an Oort cloud is connected to giant planets, as suggested by popular theories of the formation of our own Oort cloud."

As our knowledge of the universe expands, scientists become increasingly interested in what our solar system has in common with other star systems. Cette, à son tour, helps us to learn more about the formation and evolution of our own system. It also provides possible hints as to how the universe changed over time, and maybe even where life could be found someday.