Il y a 70000 ans, une paire de naines brunes connues sous le nom d'étoile de Scholz, situées juste au bord de la fusion d'hydrogène dans leur noyau, a traversé le nuage d'Oort du système solaire. Contrairement aux étoiles de cette illustration, elles n'étaient pas visibles à l'œil humain.
Nous sommes habitués à considérer notre système solaire comme un lieu stable et paisible. Bien sûr, de temps en temps, nous apprenons que des planètes et d'autres corps célestes ont lancé une comète ou un astéroïde, mais pour la plupart, tout reste constant. Même un visiteur interstellaire rare ne comporte pas beaucoup de risques, du moins pas pour l'intégrité d'un monde comme le nôtre. Mais tout notre système solaire est en orbite autour de la galaxie, ce qui signifie qu'il a des centaines de milliards de chances d'interaction étroite avec une autre étoile. À quelle fréquence cela se produit-il réellement et quelles en sont les conséquences potentielles? Notre lecteur pose une question:
Les opportunités vont d'incidents de routine dans lesquels plusieurs objets dans le nuage d'Oort font tout leur possible jusqu'à des collisions catastrophiques avec une planète ou son éjection du système. Voyons ce qui se passe réellement.
Une carte de densité de la Voie lactée et du ciel environnant, qui montre clairement la Voie Lactée, les Grands et Petits Nuages de Magellan, et si vous regardez de près, NGC 104 à gauche du Petit Nuage, NGC 6205 juste au-dessus et à gauche du noyau galactique, et NGC 7078 juste en dessous. Au total, la Voie lactée contient environ 200 milliards d'étoiles.
Notre meilleure estimation est que la Voie lactée contient 200 à 400 milliards d'étoiles. Et bien que les étoiles soient de tailles et de masses très différentes, la plupart d'entre elles (3 sur 4) sont des naines rouges: de 8% à 40% de la masse du Soleil. La taille de ces étoiles est plus petite que le soleil: en moyenne, environ 25% du diamètre du soleil. On connaît aussi à peu près la taille de la Voie lactée: c'est un disque d'environ 2 000 années-lumière d'épaisseur et 100 000 années-lumière de diamètre, avec un renflement central d'un rayon de 5 000 à 8 000 années-lumière.
Enfin, par rapport au Soleil, une étoile typique se déplace à une vitesse de 20 km / s: environ 1/10 de la vitesse à laquelle le Soleil (et toutes les étoiles) orbitent dans la Voie lactée.
Bien que le Soleil se déplace dans le plan de la Voie lactée à une distance de 25 000 à 27 000 années-lumière du centre, les directions des orbites des planètes du système solaire ne sont pas alignées avec le plan de la galaxie.
Ce sont les statistiques des étoiles de notre galaxie. Il y a de nombreux détails, nuances et astuces que nous ignorerons - comme le changement de densité selon que nous sommes dans le bras en spirale ou non; le fait que plus d'étoiles sont situées plus près du centre que plus près du bord (et notre Soleil est à mi-chemin du bord); l'inclinaison des orbites du système solaire par rapport au disque galactique; de petits changements, selon que l'on soit au milieu du plan galactique ou non … Mais on peut les ignorer car seule l'utilisation des quantités ci-dessus nous permet de calculer à quelle fréquence les étoiles de la Galaxie viennent à une certaine distance de notre Soleil, et donc à quelle fréquence des rencontres rapprochées ou divers affrontements peuvent-ils être attendus.
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Les distances entre le Soleil et la plupart des étoiles voisines sont précises, mais chaque étoile - même la plus grande d'entre elles - aurait moins d'un millionième de pixel de diamètre à l'échelle.
Nous calculons cette valeur très simplement - nous calculons la densité des étoiles, la section transversale qui nous intéresse (déterminée par la distance à laquelle vous voulez que l'étoile se rapproche de la nôtre), et la vitesse à laquelle les étoiles se déplacent les unes par rapport aux autres, puis nous multiplions tout cela pour obtenir le nombre de collisions par unité de temps. Cette méthode de comptage du nombre de collisions convient à tout, de la physique des particules à la physique de la matière condensée (pour les experts, il s'agit essentiellement du modèle Drude), et s'applique tout aussi bien à l'astrophysique. Si nous supposons qu'il y a 200 milliards d'étoiles dans la Voie lactée, que les étoiles sont uniformément réparties sur le disque (en ignorant le renflement), et que les étoiles se déplacent les unes par rapport aux autres à une vitesse de 20 km / s, alors, en traçant la dépendance du nombre d'interactions sur la distance au Soleil, nous obtenons Suivant:
Un graphique montrant la fréquence à laquelle les étoiles de la Voie lactée passeront à une certaine distance du Soleil. Le graphique est logarithmique sur les deux axes, l'axe des y est la distance et l'axe des x - attente typique de cet événement depuis des années.
Il dit qu'en moyenne, sur toute l'histoire de l'Univers, on peut s'attendre à ce que la distance la plus proche à laquelle une autre étoile s'approche du Soleil soit de 500 UA, soit environ dix fois plus loin que la distance du Soleil à Pluton. Il suggère également qu'une fois tous les milliards d'années, on peut s'attendre à ce qu'une étoile s'approche de nous à une distance de 1500 UA, ce qui est proche du bord de la ceinture dispersée de Kuiper. Et le plus souvent, environ une fois tous les 300 000 ans, une étoile passera à une distance de l'ordre d'une année-lumière de nous.
La représentation logarithmique du système solaire, s'étendant jusqu'aux étoiles les plus proches, montre dans quelle mesure la ceinture de Kuiper et les nuages d'Oort s'étendent.
C'est certainement bon pour la stabilité à long terme des planètes de notre système solaire. Il en découle que sur 4,5 milliards d'années d'existence de notre système solaire, les chances qu'une étoile s'approche de l'une de nos planètes à une distance égale à la distance du Soleil à Pluton sont d'environ 1 sur 10 000; les chances qu'une étoile s'approche du Soleil à une distance égale à la distance du Soleil à la Terre (ce qui perturberait considérablement son orbite et entraînerait une éjection du système) est inférieure à 1 sur 1 000 000 000. Cela signifie que la probabilité de passer nous une autre étoile de la galaxie, qui pourrait nous causer de sérieux désagréments, est terriblement basse. Nous ne perdrons pas à la loterie spatiale - il est très peu probable que, puisque rien ne s'est encore passé, quelque chose se produise dans un avenir prévisible.
Orbites des planètes intérieures et extérieures obéissant aux lois de Kepler. Les chances que l'étoile passe à une petite distance de nous, et même à une distance comparable à celle de Pluton, sont extrêmement faibles.
Mais les cas de passage d'une étoile à travers le nuage d'Oort (situé à 1,9 années-lumière du Soleil), à la suite desquels les orbites d'un grand nombre de glaces ont été perturbées, pendant ce temps environ 40 000 auraient dû s'accumuler. Avec un tel passage d'une étoile à travers le système solaire, beaucoup de choses intéressantes se produisent., puisque deux facteurs convergent ici:
Les objets de nuage d'Oort sont très faiblement connectés au système solaire, de sorte que même une très petite poussée gravitationnelle peut modifier considérablement leur orbite.
Les étoiles sont très massives, donc même si une étoile se déplace à une distance d'un objet égale à la distance qui le sépare du Soleil, elle peut la frapper assez fort pour que son orbite change.
Il s'ensuit que chaque fois que nous nous approchons d'une étoile qui passe, le risque augmente que, disons, plusieurs millions d'années après cela, nous puissions entrer en collision avec un objet du nuage d'Oort.
La ceinture de Kuiper contient le plus grand nombre d'objets du système solaire, mais le nuage d'Oort, plus éloigné et plus faible, contient non seulement plus d'objets - il est également plus sensible aux perturbations d'une masse passagère telle qu'une autre étoile. Tous les objets de la ceinture de Kuiper et des nuages d'Oort se déplacent à des vitesses extrêmement faibles par rapport au Soleil.
En d'autres termes, nous ne verrons pas les résultats de l'impact d'une étoile qui passe sur des corps glacés ressemblant à des comètes, qui, éventuellement, tomberont dans le système solaire, jusqu'à ce qu'une vingtaine d'étoiles successives soient passées assez près du nôtre! C'est un problème, puisque le dernier système stellaire, l'étoile de Scholz (qui est passée il y a 70 000 ans) est déjà à 20 années-lumière. Cependant, une conclusion optimiste peut être tirée de cette analyse: meilleure est notre carte des étoiles et de leurs mouvements, située à 500 années-lumière de nous, mieux nous pouvons prédire où et quand les objets incontrôlés du nuage d'Oort apparaîtront. Et si nous sommes préoccupés par la protection de la planète contre les objets lancés dans notre système par le passage des étoiles, l'acquisition de ces connaissances est la prochaine étape évidente.
WISEPC J045853.90 + 643451.9, le point vert est la première naine brune ultra-froide découverte par le Wide-Field Infrared Survey Explorer, ou WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer). Cette étoile est située à 20 années-lumière de nous. Pour étudier le ciel entier et trouver toutes les étoiles qui pourraient passer près du Soleil et apporter des tempêtes au nuage d'Oort, il faudrait jeter un œil à 500 années-lumière.
Cela nécessitera la construction de télescopes grand angle capables de voir des étoiles faibles à de grandes distances. La mission WISE est devenue le prototype d'une telle technique, mais la distance à laquelle elle est capable de voir les étoiles les plus faibles, c'est-à-dire les étoiles du type le plus courant, est grandement limitée par sa taille et son temps d'observation. Un télescope spatial infrarouge qui observe tout le ciel pourrait marquer notre environnement, nous dire ce qui peut nous arriver, combien de temps cela prend, de quelles directions et quelles étoiles ont causé des perturbations parmi les objets du nuage d'Oort. Les interactions gravitationnelles se produisent constamment, même en dépit des énormes distances entre les étoiles dans l'espace; le nuage d'Oort est énorme, et nous avons très longtemps pour que les objets volent devant nous et nous influencent d'une manière ou d'une autre. Tout se passera dans un temps assez longce que vous pouvez imaginer.
Alexandre Kolesnik
