Un objet de la taille d’une planète aurait modifié définitivement notre système solaire
Une étude suggère qu’un objet de la taille d’une planète qui aurait pu visiter notre système solaire aurait modifié définitivement notre voisinage cosmique en déformant les orbites des quatre planètes extérieures. Ces découvertes pourraient expliquer pourquoi les trajectoires de ces planètes présentent certaines caractéristiques particulières. Depuis des décennies, les astronomes débattent de la formation des planètes du système solaire. Cependant, la plupart des hypothèses s’accordent sur le type d’orbite que les planètes devraient avoir : des cercles disposés de manière concentrique autour du Soleil et situés sur le même plan. Cependant, aucune des huit planètes, y compris la Terre, n’a d’orbites parfaitement circulaires. De plus, les trajectoires des planètes ne correspondent pas exactement au même plan. Comparées à Mercure (dont l’orbite, au sein de notre famille planétaire, est la plus elliptique et inclinée), les trajectoires des quatre grosses planètes extérieures – Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune – présentent de légères déviations par rapport aux orbites idéales. Cependant, expliquer ces écarts subtils a été un défi, selon Renu Malhotra, scientifique planétaire à l’Université de l’Arizona à Tucson et co-auteur de l’étude. Pour résoudre cette énigme, Malhotra et ses collègues ont envisagé un scénario moins étudié : qu’un objet de la taille d’une étoile visiteuse ait modifié les trajectoires de ces planètes il y a environ 4 milliards d’années. En utilisant des modèles informatiques des quatre planètes extérieures, l’équipe a réalisé 50 000 simulations de tels survols, chacun sur une durée de 20 millions d’années, en modifiant certains paramètres de chaque visiteur, tels que sa masse, sa vitesse et sa proximité par rapport au Soleil. Les chercheurs ont également étendu leurs recherches par rapport aux études précédentes en considérant des objets beaucoup plus petits que les étoiles – aussi petits, en fait, que Jupiter. Ils ont également examiné des situations avec des passages très proches, en se concentrant sur des scénarios dans lesquels l’envahisseur s’approchait à moins de 20 unités astronomiques (UA) du Soleil. (Une UA est d’environ 93 millions de miles, soit 150 millions de kilomètres, soit approximativement la distance moyenne entre la Terre et le Soleil). Bien que la plupart des simulations aient créé des conditions très différentes du système solaire actuel, les chercheurs ont découvert que dans environ 1% des simulations, le passage de l’envahisseur modifiait les orbites des planètes géantes pour les rendre approximativement comme elles le sont aujourd’hui. Les intrus de ces rencontres proches se sont dirigés droit vers le système solaire, passant au-delà de l’orbite d’Uranus, certains frôlant même le chemin de Mercure. Et ils étaient relativement petits, avec des masses variant de deux à cinquante fois celle de Jupiter. Cette fourchette inclut des masses planétaires ainsi que des masses de naines brunes, a déclaré Malhotra. (Les naines brunes, souvent appelées étoiles ratées, sont des corps célestes étranges qui sont plus lourds que les planètes mais moins massifs que les étoiles.) Étant donné que de nombreuses simulations très proches avaient un objet de type planétaire qui passait par le système solaire intérieur, les chercheurs ont réalisé 10 000 simulations supplémentaires incluant les planètes telluriques. Dans ces cas également, les survols qui avaient précédemment modifié les orbites des planètes géantes ont recréé l’apparence actuelle du système solaire. La simulation ayant produit les résultats les plus réalistes impliquait un objet d’une masse équivalente à huit fois celle de Jupiter, passant à moins de 1,69 UA du Soleil. C’est à peine plus loin que l’orbite actuelle de Mars, à 1,5 UA du Soleil. Les simulations montrent qu’un seul survol d’un objet substellaire était suffisant pour modifier les trajectoires des planètes géantes. Comme les observations suggèrent que les corps substellaires sont assez nombreux dans le cosmos, les visites de tels objets pourraient être plus courantes que les survols d’étoiles. L’étude, qui n’a pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs, a été publiée dans la base de données pré-imprimée arXiv en décembre.
