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Objet interstellaire

Un objet interstellaire est un corps situé dans l'espace interstellaire qui n'est pas lié gravitationnellement à une étoile et qui n'est ni une étoile ni un objet substellaire. Cette catégorie peut inclure des astéroïdes et des comètes[1] - [2]. En plus des comètes connues au sein du Système solaire, et des comètes extrasolaires connues, actuellement, une comète interstellaire peut seulement être détectée si elle traverse le Système solaire. Elle peut être distinguée d'une comète originaire du nuage d'Oort par sa trajectoire hyperbolique qui indique que l'objet n'est pas lié par la gravitation au Soleil[3] - [4] - [5]. Jusqu'en 2017, l'objet connu le plus excentrique, C/1980 E1 (Bowell), possédait une excentricité de seulement 1,057[6], beaucoup moins excentrique que ne devrait l'être une comète interstellaire.

Orbite de 1I/ʻOumuamua, un objet dont l'origine est extérieure au Système solaire.
La comète C/1996 B2 (Hyakutake) à son point d'approche minimum à la Terre le 25 mars 1996.

Le premier objet interstellaire découvert et connu fin 2017 est 1I/ʻOumuamua. L'objet a une excentricité d'environ 1,195. Il a été initialement nommé C/2017 U1 parce qu'on a d'abord pensé qu'il s'agissait d'une comète, mais il a été rapidement renommé A/2017 U1, aucune activité cométaire n'ayant été détectée[7] - [8]. Après la confirmation de sa nature interstellaire, l'objet a été renommé 1I/ʻOumuamua : « 1 » parce qu'il s'agit du premier objet de cette catégorie à être découvert et « I » pour « interstellaire ». L'objet a été baptisé du nom hawaïen ʻOumuamua qui signifie « éclaireur » ou encore « un messager arrivé de loin en premier ».

Nomenclature

Faisant suite à la première découverte d'un objet interstellaire, l'Union astronomique internationale (UAI) a proposé une nouvelle série de désignations pour les petits corps de nature interstellaire : un numéro d'ordre suivi de la lettre majuscule latine « I » (par exemple 1I/ʻOumuamua). Ce système est similaire au système de numérotation permanente des comètes périodiques (par exemple 1P/Halley, 2P/Encke…). Le Centre des planètes mineures attribue les numéros. Les désignations provisoires pour les objets interstellaires seront traitées en utilisant le préfixe C/ ou A/ selon qu'il s'agit d'une comète ou d'une planète mineure[9].

Description

Un objet interstellaire est situé dans l'espace interstellaire et non gravitationnellement lié à une étoile[10] Les modèles actuels de formation des nuages d'Oort autour d'étoiles prévoient que la grande majorité des objets mineurs sont éjectés dans l'espace interstellaire plutôt que contraints dans le nuage d'Oort, ceci d'un facteur de 3 pour 100[2]. D'autres simulations suggèrent qu'un taux de 90 à 99 % des objets mineurs sont éjectés[11] - [2] - [12]. Il n'y a aucune raison de croire que les objets mineurs formés dans d'autres systèmes stellaires ne seraient pas soumis aux mêmes lois et donc dispersés pareillement[1].

La comète 96P/Machholz vue par STEREO-A (avril 2007).

Si des objets interstellaires existent, ils doivent parfois traverser notre Système solaire interne[1]. Ils s'approcheraient du Système solaire avec des vitesses aléatoires, la plupart du temps ils proviendraient de la région de la constellation d'Hercule parce que le Système solaire se déplace dans cette direction[13]. Le fait qu'aucun objet doté d'une vitesse supérieure à la vitesse d'échappement du Soleil n'ait encore été observé (avant la découverte d'1I/ʻOumuamua) contraint les limites supérieures de leur densité dans l'espace interstellaire. Un article de Torbett indique que la densité n'est pas supérieure à 1013 (10 mille milliards) de comètes par parsec cube[14]. D'autres analyses, basées sur les données du projet LINEAR, fixent la limite supérieure à 4,5 × 10-4.ua-3, ou 1012 (mille milliards) de comètes par parsec cube[2]. Des comètes ayant une trajectoire presque hyperbolique ont été observées, mais une étude plus précise montre qu'elles pourraient bien provenir de ce nuage et n'indique pas une origine interstellaire.

Un objet interstellaire peut probablement, en de rares occasions, être capturé et contraint dans une orbite héliocentrique en traversant notre Système solaire. Les simulations par ordinateur montrent que Jupiter est la seule planète assez massive pour pouvoir capturer un tel corps[14], et que cela peut se produire une fois tous les soixante millions d'années ; les comètes 96P/Machholz et C/1996 B2 (Hyakutake) sont des candidates possibles. Sur ces corps on a détecté des composés chimiques atypiques pour des comètes du Système solaire[15] - [16].

Hypothèse concernant l'influence sur la formation rapide des planètes

Il a été suggéré que le passage d'objets interstellaires dans des disques protoplanétaires pourrait expliquer la formation relativement rapide de planètes[17] ; cela aurait pour conséquence une augmentation de la vitesse de formation des planètes au cours du temps[17].

Objets connus

1I/ʻOumuamua

Un objet sombre a été découvert le par le télescope Pan-STARRS, à une magnitude apparente de 20. Il a été désigné 1I/ʻOumuamua. Les observations indiquent qu'il évolue sur une orbite fortement hyperbolique, ce qui signifie qu'il n'est pas lié à la gravitation du Système solaire et qu'il est susceptible d'être un objet interstellaire[18].

La nature non cométaire de cet objet suggère une origine des régions internes d'un système stellaire voisin dont il proviendrait, ou bien qu'il ait passé des éons à faire des passages au périhélie de son étoile hôte, pour finalement devenir une comète éteinte[7]. Il a une excentricité de 1,193, ce qui était l'excentricité par rapport au Soleil la plus élevée jamais observée pour un objet du Système solaire avant 2I/Borissov, et ce avec une marge élevée.

2I/Borissov

Le , la comète 2I/Borissov est devenue le second objet interstellaire à avoir été découvert dans le Système solaire. Son excentricité par rapport au Soleil, supérieure à 3, est de loin la plus élevée jamais observée.

La taille des deux premiers objets interstellaires connus, ainsi que l'intervalle de temps séparant leurs deux découvertes, permettent de penser qu'il pourrait y avoir à tout moment, de passage dans le Système solaire, une douzaine d'objets interstellaires au moins aussi grands qu'eux. Les grands télescopes encore en construction en 2019 pourraient à l'avenir en repérer deux ou trois par an[19].

Notes et références
  1. Mauri J. Valtonen, Jia-Qing Zheng et Seppo Mikkola, « Origin of Oort cloud comets in the interstellar space », Springer Netherlands, vol. 54, nos 1–3,‎ , p. 37–48 (DOI 10.1007/BF00049542, Bibcode 1992CeMDA..54...37V, lire en ligne, consulté le )
  2. Paul J. Francis, « The Demographics of Long-Period Comets », The Astrophysical Journal, vol. 635, no 2,‎ , p. 1348–1361 (DOI 10.1086/497684, Bibcode 2005ApJ...635.1348F, arXiv astro-ph/0509074, lire en ligne, consulté le )
  3. « 'Exocomets' Common Across Milky Way Galaxy » [archive du ], Space.com, (consulté le )
  4. H. Beust, A.M. Lagrange-Henri, A. Vidal-Madjar et R. Ferlet, « The Beta Pictoris circumstellar disk. X – Numerical simulations of infalling evaporating bodies », Astronomy and Astrophysics (ISSN 0004-6361), vol. 236,‎ , p. 202–216 (Bibcode 1990A&A...236..202B)
  5. Robert Sanders, « Exocomets may be as common as exoplanets », Université de Californie à Berkeley, (consulté le )
  6. « JPL Small-Body Database Browser: C/1980 E1 (Bowell) » (consulté le )
  7. K. Meech, « Minor Planet Electronic Circular MPEC 2017-U183: A/2017 U1 », sur Centre des planètes mineures, Union astronomique internationale,
  8. « We May Just Have Found An Object That Originated From OUTSIDE Our Solar System », IFLScience,‎ (lire en ligne)
  9. « MPEC 2017-V17 : NEW DESIGNATION SCHEME FOR INTERSTELLAR OBJECTS », minor planet center,
  10. Valtonen, Mauri J.; Jia-Qing Zheng, Seppo Mikkola (March 1992). "Origin of oort cloud comets in the interstellar space". Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy (Springer Netherlands) 54 (1-3): 37–48. Bibcode:1992CeMDA..54...37V. doi:10.1007/BF00049542. Retrieved 2008-12-30.
  11. Charles Q. Choi, « The Enduring Mysteries of Comets », Space.com, (consulté le )
  12. Choi, Charles Q. (2007-12-24). "The Enduring Mysteries of Comets". Space.com. Retrieved 2008-12-30.
  13. Otto Struve, Lynds, Beverly et Pillans, Helen, Elementary Astronomy, New York, Oxford University Press, , 150 p.
  14. M. V. Torbett, « Capture of 20 km/s approach velocity interstellar comets by three-body interactions in the planetary system », Astronomical Journal, vol. 92,‎ , p. 171–175 (DOI 10.1086/114148, Bibcode 1986AJ.....92..171T)
  15. Alan MacRobert, « A Very Oddball Comet », Sky & Telescope,‎ (lire en ligne, consulté le )
  16. M.J. Mumma, Disanti, M.A., dello Russo, N., Fomenkova, M., Magee-Sauer, K., Kaminski, C.D. et D.X. Xie, « Detection of Abundant Ethane and Methane, Along with Carbon Monoxide and Water, in Comet C/1996 B2 Hyakutake: Evidence for Interstellar Origin », Science, vol. 272, no 5266,‎ , p. 1310–1314 (PMID 8650540, DOI 10.1126/science.272.5266.1310, Bibcode 1996Sci...272.1310M)
  17. (en) Susanne Pfalzner et Michele Bannister, « A Hypothesis for the Rapid Formation of Planets », The Astrophysical Journal Letters, vol. 874, no 2,‎ (lire en ligne).
  18. « MPEC 2017-U181: COMET C/2017 U1 (PANSTARRS) », sur Minor Planet Center, Union astronomique internationale (consulté le )
  19. (en) W. Wayt Gibbs, « Alien comets may be common, analysis of 2I/Borisov suggests », Science, vol. 366, no 6465,‎ , p. 558 (DOI 10.1126/science.366.6465.558-a).

Voir aussi

Bibliographie
  • [Froncisz, Brown et Weryk 2020] Mark Froncisz, Peter Brown et Robert J. Weryk, « Possible Interstellar meteoroids detected by the Canadian Meteor Orbit Radar », Planetary and Space Science (en), vol. 190,‎ , article no 104980 (DOI 10.1016/j.pss.2020.104980, arXiv 2005.10896)
  • David Jewitt et Amaya Moro-Martin, « Les premiers visiteurs interstellaires », Pour la science, no 517,‎ , p. 24-32

Articles connexes
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