Vue d'artiste de Mars. © ustas, Adobe Stock
Sciences

Le Soleil sera probablement sans planètes dans « seulement » 100 milliards d'années

ActualitéClassé sous :Astronomie , Système solaire , système solaire externe

[EN VIDÉO] Les planètes du Système solaire sont nées de cataclysmes  La Terre et les autres planètes tournant autour du Soleil sont nées dans la tourmente, au hasard des collisions successives. C'est ce que nous décrit cet épisode de la série Les clés de l'univers proposé par la chaîne Discovery Science. 

Les planètes qui auront survécu à la phase de géante rouge du Soleil devraient s'échapper du Système solaire d'ici « seulement » 100 milliards d'années, bien plus que l'âge actuel de l'Univers, mais bien moins qu'estimé jusqu'à présent.

Si pour James Bond les diamants sont éternels, les systèmes planétaires eux en tout cas ne le sont pas. Pour mieux comprendre comment évoluera le Système solaire à très long terme, une équipe de trois chercheurs - , et

Le Soleil s'est formé il y a 4,5 milliards d'années et il lui reste à peu près autant de temps à passer sur la « séquence principale », à transformer tranquillement son hydrogène en hélium avant de voir sa taille enfler significativement. En devenant une géante rouge, le Soleil engloutira tour à tour Mercure, Vénus et possiblement la Terre, mais les planètes externes - Mars et les quatre géantes que sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune - devraient mieux s'en sortir et continuer de tourner autour de notre étoile... pour quelque temps tout du moins.

Une dynamique difficile à modéliser

Cela fait des siècles que les astronomes étudient la stabilité dynamique à long terme du Système solaire. Newton déjà, à son époque, émettait l'hypothèse que les interactions entre les planètes finiraient par rendre le système instable. Cependant, il est plus difficile qu'il n'y paraît de connaître précisément comment les choses vont se passer. En effet, plus le nombre de corps en interaction est grand, plus il est difficile de prévoir son évolution. On parle de problème à N corps. Pour cette raison, il n'est pas possible de faire des prédictions déterministes des orbites des objets du Système solaire à des échelles supérieures à quelques dizaines de millions d'années. Pour des échelles plus grandes, il est cependant possible de regarder statistiquement comment les choses évoluent en réalisant plusieurs simulations à N corps.

Vue d'artiste d'une planète autour d'une étoile géante rouge. © Lev, Adobe Stock

En 1999, des astronomes avaient prédit que le Système solaire prendrait au moins un milliard de milliards (1018) d'années avant de se désintégrer. C'est la durée nécessaire, d'après leurs calculs, pour que les résonances orbitales de Jupiter et de Saturne découplent Uranus.

Cependant, pour Zink et ses collègues, ce calcul n'incluait pas certaines influences pourtant importantes qui pourraient perturber le Système solaire plus tôt.

Un Soleil sans planètes dans « seulement » 100 milliards d'années

Après sa phase de géante rouge, le Soleil deviendra une naine blanche, un corps de la taille de la Terre et d'environ 54 % de la masse actuelle du Soleil. Cette naine blanche refroidira ensuite lentement pour devenir, après de nombreux milliards d'années, une naine noire. Cependant, le Système solaire aura radicalement changé d'apparence avant ça...

Si, de prime abord, cette masse réduite du Soleil n'aura pour effet que d'élargir l'orbite des planètes survivantes en conservant leurs rapports orbitaux, cela conduira Jupiter et Saturne à entrer en résonance : pendant que Jupiter fera cinq fois le tour du Soleil, Saturne en fera deux. Cette résonance est stable, mais elle rendra le système plus sensible aux perturbations produites par le passage rapproché d'étoiles voisines.

Pour voir l'effet de ces rencontres stellaires, Zink, Batygin et Adams ont réalisé 10 simulations à N corps pour les planètes géantes (sans Mars, pour réduire les coûts de calcul, car son influence devrait être négligeable). Bien que 10 simulations représentent un faible échantillon, les chercheurs ont pu constater qu'un scénario similaire se jouait à chaque fois.

Vue d'artiste de la naine blanche WD J0914+1914 et de sa planète de type Neptune. © ESO, M. Kornmesser

À l'échelle de 30 milliards d'années, ces rencontres stellaires devraient déclencher une instabilité à grande échelle qui conduira, dans les 10 milliards d'années suivantes, à l'éjection de toutes les planètes sauf une. Après environ 50 milliards d'années supplémentaires, une rencontre stellaire rapprochée finira par libérer la dernière planète. Ainsi, le Soleil devrait perdre l'ensemble de ses planètes à l'échelle de 100 milliards d'années. Cette durée est bien plus longue que l'âge actuel de l'Univers, mais bien moindre que ce qui avait été estimé auparavant.

Les chercheurs précisent tout de même que ces résultats dépendent des observations actuelles de l'environnement galactique local et des estimations de survols stellaires, qui peuvent toutes deux changer. Ce résultat n'est donc pas gravé dans le marbre.

  • Le Système solaire a 4,5 milliards d'années. Dans cinq milliards d'années, le Soleil gonflera jusqu'à devenir une géante rouge, engloutissant Mercure, Vénus et possiblement la Terre sur son passage.
  • Le Soleil devenu une naine blanche, la vie ne sera cependant pas sauve pour les autres. D'ici 40 milliards d'années, toutes les planètes sauf une seront éjectées en raison du passage à relative proximité d'étoiles voisines. Dans les 50 milliards d'années qui suivront, la dernière planète survivante subira le même sort.
  • En résumé, dans 100 milliards d'années, le Soleil, devenu une petite naine blanche en refroidissement, se retrouvera seul, sans planètes lui tournant autour.
Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !