Illustration de 1I/2017 U1 ‘Oumuamua, premier astéroïde interstellaire découvert (19 octobre 2017). © ESO, M. Kornmesser

Sciences

Astéroïde ‘Oumuamua : Gaia précise son origine

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Quelle est l'origine du premier astéroïde interstellaire jamais découvert ? Pour des chercheurs, 'Oumuamua pourrait provenir d'une des quatre étoiles naines découvertes dans les données du satellite Gaia de l'ESA et qui seraient passées près de l'astéroïde il y a quelques millions d'années.

La découverte, l'année dernière, de l'étrange objet baptisé depuis 'Oumuamua a suscité un engouement important et de larges spéculations. D'aspect rougeâtre et en forme de cigare avec une longueur de 800 mètres et une largeur de 80 mètres environ, qui plus est sur une orbite hyperbolique le conduisant à quitter le Système solaire à près de 90 km/s, il s'agissait incontestablement d'un astéroïde ou d'une comète interstellaire. Mais tellement étrange que l'on ne pouvait pas s'empêcher de penser que la réalité avait peut-être, en partie, rejoint la fiction du roman d'Arthur Clarke : Rendez-vous avec Rama.

Des tentatives d'écoute dans le cadre du programme Seti n'ont pas permis d'établir qu'il s'agissait bien d'un artefact d'une civilisation E.T., mais il s'agissait incontestablement d'un beau cadeau pour le centenaire de l’auteur de 2001 : L'Odyssée de l'espace, roman dont l'adaptation cinématographique par Stanley Kubrick a 50 ans cette année. Toujours est-il que l'on cherche à connaître l'origine de 'Oumuamua, c'est-à-dire aussi bien les mécanismes de sa naissance - puisqu'aucun objet similaire n'est connu dans le Système solaire - que sa provenance dans la Voie lactée.

Les premières déterminations des paramètres de son orbite permettaient de rétrocalculer ses mouvements passés. Mais sa vitesse étant très faible devant celle de la lumière, il fallait pouvoir compter sur les positions d'étoiles dans la banlieue du Soleil il y a plusieurs millions d'années et donc sur des données astrométriques précises aujourd'hui pour rétrocalculer, à partir de leurs positions et vitesses actuelles, celles dans ce passé proche à l'échelle du temps galactique.

L'histoire de la découverte de ‘Oumuamua, le premier visiteur d'un autre système d'étoiles, par l'astronome Karen J. Meech. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © TED

Quatre étoiles naines pour ‘Oumuamua dans le catalogue de Gaia

Heureusement, les premiers résultats de la campagne d'observation du satellite astrométrique Gaia de l'ESA étaient déjà disponibles. Cela avait permis de sélectionner, dans le catalogue mis à disposition des mécaniciens célestes, environ 300.000 étoiles suffisamment proches pour être de bons candidats. Toutefois, ce premier examen n'en a fourni aucun dans les données de Gaia.

La question s'est compliquée lorsque l'on a réalisé que 'Oumuamua s'était bel et bien comporté - bien que faiblement - comme une comète (les images prises ne le laissaient pas supposer) et pas comme un astéroïde aux abords du Soleil. Ses émissions de gaz avaient biaisé les premiers calculs concernant son orbite parce qu'elles n'avaient pas été prises en compte. Mais une fois les corrections effectuées, les prédictions ont pu être comparées à celles obtenues avec la publication d'un nouveau catalogue de données fournies par Gaia, contenant les vitesses radiales mieux connues d'environ sept millions d'étoiles.

Avec des collègues, l'astronome Coryn Bailer-Jones, à l'Institut Max-Planck d'astronomie à Heidelberg, est alors arrivé à mettre en avant quatre candidats au titre de lieu de naissance de 'Oumuamua. Les chercheurs l'expliquent dans un article disponible sur arXiv.

Tous les quatre sont des étoiles naines. Il y a au moins un million d'années, c'est l'étoile naine rougeâtre HIP 3757 qui s'est approchée le plus près de 'Oumuamua, à environ 1,96 année-lumière. Vient ensuite comme candidat HD 292249, une étoile similaire à notre Soleil et qui était un peu moins proche de 'Oumuamua il y a 3,8 millions d'années. Les deux autres candidats ont rencontré 'Oumuamua respectivement il y a 1,1 et 6,3 millions d'années.

Ces estimations sont toutefois à prendre avec du recul. Il y a bien sûr l'existence des incertitudes inhérentes à toutes les mesures et tous les calculs menés avec elles, mais aussi le fait que l'on ne connaît pas encore les données astrométriques de toutes les étoiles qui pourraient initialement être de bons candidats, surtout qu'elles sont peu lumineuses. Un troisième catalogue de données de Gaia, bientôt publié, pourrait faire bouger les choses.

Surtout, les scénarios de la naissance de 'Oumuamua reposent sur l'existence de planètes géantes ou d'étoiles doubles. Aucune géante n'est connue autour des quatre étoiles avancées aujourd'hui, qui ne sont d'ailleurs pas des binaires.

Mojo, pour Modeling the origin of jovian planets, c'est-à-dire modélisation de l'origine des planètes joviennes, est un projet de recherche qui a donné lieu à une série de vidéos présentant la théorie de l'origine du Système solaire et en particulier des géantes gazeuses. On les doit à deux spécialistes réputés, Alessandro Morbidelli et Sean Raymond. Dans cette vidéo, une hypothèse concernant l'origine de ‘Oumuamua est expliquée. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Laurence Honnorat

  • La mécanique céleste permet de prédire (jusqu'à un certain point) les mouvements des planètes et des astéroïdes du Système solaire ainsi que ceux des astres associés aux étoiles de la Voie lactée. Elle peut aussi servir à retracer les mouvements des corps dans le passé.
  • Appliquée à l'astéroïde interstellaire ‘Oumuamua, elle a suggéré qu'il est peut-être né autour d'une étoile particulière, associée à l'amas ouvert des Pléiades.
  • Cet amas est jeune, ce qui semble compatible avec un aspect rougeâtre, mais pas trop, de ‘Oumuamua. Cela indiquerait que cet objet n'a pas subi une forte érosion spatiale et, donc, qu'il est jeune lui aussi.
  • En utilisant les données astrométriques de Gaia comme base pour extrapoler dans le passé le mouvement de certaines étoiles, quatre origines possibles sont aujourd'hui proposées.
Pour en savoir plus

L’astéroïde ‘Oumuamua viendrait d’une étoile double

Article de Xavier Demeersman publié le 26/03/2018

Quelle est l'origine du premier astéroïde interstellaire jamais découvert ? Pour des chercheurs, 'Oumuamua n'a pu être expulsé dans l'espace que par une étoile double.

Le feuilleton ‘Oumuamua est encore loin d'être terminé. Le premier astéroïde venu d'ailleurs découvert lors de sa traversée du Système solaire -- il repart désormais vers l'espace interstellaire -- n'a pas livré tous ses secrets. Loin s'en faut. L'idéal d'ailleurs serait de pouvoir l'observer de près, comme le propose le projet Lyra (une sonde pourrait le rattraper en 2045), afin de mieux cerner sa véritable nature. Vu de la Terre en tout cas, à travers différents télescopes, il semble de forme très allongée, long de quelque 200 mètres. Un astéroïde plutôt qu'une comète, comme l'ont d'abord pensé ses découvreurs.

ʻOumuamua pourrait être une comète déguisée en astéroïde

Ce fut un peu une surprise d'ailleurs pour les chercheurs car beaucoup s'attendaient à ce que le premier objet interstellaire détecté soit une comète, étant donné que ce sont ces astres glacés qui sont les plus éjectés de notre Système solaire. Mais justement, selon une nouvelle étude qui vient de paraître dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le visiteur ‘Oumuamua (1I/2017 U1) ne viendrait pas d'une étoile comme la nôtre mais plutôt d'un système d'étoiles binaires.

Les étoiles binaires éjecteraient autant d’astéroïdes que de comètes

L'équipe emmenée par le professeur Alan Jackson, du Centre de planétologie de l'université de Toronto Scarborough (Ontario), a réalisé des simulations pour tester plusieurs scénarios. Selon eux, les étoiles doubles sont les plus aptes à expulser hors de leurs systèmes des comètes et des astéroïdes. Et ce en quantité similaire. Leurs principaux suspects sont des systèmes dont l'un des membres est une étoile massive et chaude. Elles sont, selon leurs recherches, les plus susceptibles d'avoir un grand nombre d'astéroïdes auprès d'elles. Ils suggèrent aussi que 'Oumuamua a été jeté dehors lors de la formation des planètes de son système d'origine.

Dans ce cas, gageons qu'il devrait y avoir beaucoup de 'Oumuamua qui se promènent dans la galaxie car les systèmes binaires sont en effet en majorité au sein de la population stellaire de la Voie lactée.


L'astéroïde 'Oumuamua pourrait venir des célèbres Pléiades

Article de Laurent Sacco, publié le 5 janvier 2018

Quelle est donc l'origine de l'étrange astéroïde interstellaire 'Oumuamua ? D'où vient-il ? Selon un astronome, il pourrait s'être formé autour d'une étoile d'un groupe particulier d'astres associés à l'amas des Pléiades.

L'astronome Fabo Feng, de l'université anglaise du Hertfordshire, vient de publier sur arXiv une théorie intéressante concernant l'origine du premier astéroïde interstellaire découvert par l'humanité : ‘Oumuamua. Pour le chercheur, l'objet, qui fonce actuellement à travers le Système solaire sur une orbite hyperbolique, pourrait bien venir d'un groupe mouvant d'étoiles associé aux célèbres Pléiades et que les Anglo-Saxons désignent « Local Association ». L'amas des Pléiades, ou M45, est un amas ouvert de quelques milliers d'étoiles appartenant à la constellation du Taureau et situé à environ 400 années-lumière de la Terre. L'âge de l'amas est estimé à 100 millions d'années environ.

Pour aboutir à cette conclusion, le chercheur a conduit des simulations numériques qui, en quelque sorte, ont retracé les mouvements passés de 'Oumuamua à partir des paramètres orbitaux actuels de l'astéroïde sur son orbite. Ces mouvements ont, bien sûr, été affectés par le champ de gravitation de la Voie lactée et, à plus petites échelles, par ceux des étoiles proches du Soleil dans la Galaxie. L'astronome a ainsi découvert que l'astéroïde serait passé à environ 16 années-lumière de 109 étoiles, mais, surtout, que sa vitesse était la plus basse au voisinage de quelques étoiles bien précises faisant partie du groupe mouvant des Pléiades.

Deux extraits des simulations numériques concernant les mouvements de ‘Oumuamua. © Fabo Feng

Une érosion spatiale faible, signe d'un âge jeune pour 'Oumuamua ?

Or, selon Fabo Feng, la vitesse de 'Oumuamua devait être la plus basse au début de son voyage hors de son système planétaire d'origine. Cette vitesse devait alors être tout juste suffisante pour lui faire quitter la sphère de Hill de son étoile et ce n'est qu'après qu'elle a pu augmenter, au voisinage d'étoiles et de nuages moléculaires massifs, sous l'effet de leurs champs de gravitation. Il est donc possible de penser que 'Oumuamua est né quelque part autour d'une étoile des Pléiades.

En outre, contrairement à la plupart des étoiles proches, 'Oumuamua se déplace très lentement par rapport au mouvement moyen du reste de la Galaxie. Cela suggère qu'il voyage depuis peu de temps à l'échelle de l'évolution de la Voie lactée et qu'il n'a pas encore rencontré suffisamment de corps massifs pour acquérir une grande vitesse.

Sa couleur suggère aussi qu'il n'est âgé que de quelques centaines de millions d'années tout au plus, ce qui est cohérent avec une origine dans le groupe mouvant des Pléiades. En effet, bien que cela puisse paraître étonnant, il existe un phénomène d'érosion spatiale auquel sont soumis les astéroïdes. Celui-ci est notamment le produit des impacts de rayons cosmiques et il fait rougir la surface de certains astéroïdes d'autant plus que la surface a été longtemps exposée.

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