Des comètes interstellaires devraient se cacher dans notre système solaire après avoir parcouru plusieurs années-lumière. Peut-être en avons-nous déjà vu une mais avons cru que c'était une comète "normale" formée dans le système solaire, selon Tom Hands, astrophysicien à l'Université de Zürich et membre du PRN PlanetS.

Les comètes fascinent l'humanité depuis des siècles. D'où viennent ces objets exotiques ? Selon la théorie la plus populaire proposée par l'astronome néerlandais Jan Oort, durant une phase très précoce de la formation du système solaire, les planètes géantes ont dispersé des objets dans les régions extérieures éloignées du soleil. Là, les roches glacées et les particules de poussière formaient une sorte de nuage. Les étoiles qui passent pourraient disperser ces objets dans le système solaire interne, où nous les observons comme des comètes. Venant du nuage d'Oort, ces comètes à longue période ont souvent besoin de plus de 200 ans pour une orbite autour du soleil.

"Nous présentons une deuxième origine potentielle pour de telles comètes, " dit Tom Hands, post-doctorant à l'Institute for Computational Science de l'Université de Zürich :"Ils [auraient pu être] capturés dans l'espace interstellaire dans un passé relativement récent."

Deux visiteurs interstellaires ont fait la une des journaux ces dernières années. En 2017, le premier objet de ce type a été détecté, un corps semblable à un astéroïde nommé 'Oumuamua. En août 2019, l'astronome amateur Gennady Borisov a découvert une comète venue de l'espace interstellaire et qui quittera à nouveau le système solaire. 'Oumuamua et la comète Borisov sont tous deux des restes de la formation des planètes dans d'autres systèmes solaires, de la même manière, nos comètes et astéroïdes sont considérés comme les restes de la formation des planètes dans notre système solaire.

Simuler 400 millions d'objets

Dans le sillage de la découverte des deux premiers objets interstellaires, Tom Hands et Walter Dehnen de l'Université de Munich, Allemagne, utilisé des simulations informatiques pour étudier comment les objets interstellaires pourraient être capturés par notre système solaire. "Ces passagers clandestins se forment autour d'étoiles lointaines avant d'être projetés vers nous, faire un voyage de plusieurs années-lumière avant de rencontrer Jupiter et d'être capturé dans le système solaire, " explique Hands. " Nous avons simulé 400 millions de ces corps à l'approche du soleil et de Jupiter. " Les chercheurs ont utilisé des vitesses réalistes pour ces objets sur la base des données de la mission GAIA, et étudié comment ils interagissent avec Jupiter lors de leur voyage à travers le système solaire.

Ce travail a été réalisé sur le cluster VESTA de l'Université de Zürich. "Nous avons utilisé un code avancé qui s'exécute sur des unités de traitement graphique plutôt que sur des processeurs informatiques traditionnels pour nous permettre de simuler un si grand nombre d'objets en peu de temps, " explique Hands. " Les simulations ont duré deux jours au total avec environ 70 cartes graphiques. [Cela aurait pris] environ 140 jours si nous n'avions utilisé qu'une seule carte et beaucoup, beaucoup plus longtemps si nous avions utilisé un processeur d'ordinateur de bureau normal."

Les résultats des simulations maintenant publiés dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society ( MNRAS ) révèlent que dans une petite minorité de cas, les trajectoires des objets sont suffisamment modifiées par Jupiter pour qu'ils deviennent liés au système solaire. "Bien que la probabilité de capture soit faible, il pourrait y avoir de quelques centaines à des centaines de milliers de ces comètes extraterrestres en orbite autour du soleil, ", dit l'astrophysicien.

Les objets capturés sont généralement sur des orbites très similaires à celles des comètes à longue période que l'humanité a observées pendant des siècles, suggérant qu'ils se cachent à la vue de tous. « Si nous pouvions en identifier un, nous aurions une réelle possibilité d'étudier en détail la composition de la matière formée dans d'autres systèmes solaires, " dit Mains.

L'ESA a récemment sélectionné une mission appelée Comet Interceptor conçue pour survoler une comète de longue période ou interstellaire. L'Université de Berne fournira le système de caméra et le spectromètre de masse pour cette mission, et recherchera les différences entre ces objets et ces comètes connues pour avoir leurs origines dans notre système solaire.

Dans un précédent article publié en mai 2019, Hands et ses collègues ont étudié comment les interactions étroites entre les étoiles de leur amas de naissance affectent les comètes et les astéroïdes formés autour de chaque étoile. Ils ont découvert que les objets peuvent être libérés et "flotter librement" dans la galaxie, ou bien "volé" par d'autres stars. Cela les a amenés à suggérer que le nuage d'Oort pourrait être peuplé en partie d'objets qui se sont formés autour d'autres étoiles mais qui ont ensuite été capturés par le soleil dans son amas de naissance il y a des milliards d'années. Cette dernière étude étudie la capture d'astéroïdes et de comètes flottant librement, qui peuvent avoir été libérés de leur étoile mère par le mécanisme démontré dans l'étude précédente.