Il y a 70 000 ans, une paire de naines brunes, connue sous le nom d' étoile de Scholz , située juste au seuil d'inflammation de la synthèse d'hydrogène dans les noyaux, 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 endroit stable et calme. Bien sûr, de temps en temps, nous apprenons que les planètes et autres corps célestes ont donné un coup de pied à une comète ou à un astéroïde, mais pour la plupart, tout reste constant. Même un visiteur interstellaire rare ne supporte pas beaucoup de risques, du moins pas pour l'intégrité d'un monde comme le nôtre. Mais tout notre système solaire se déplace en orbite à travers 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 la question:
Quelle sera la gravité des conséquences si l'étoile passe près du soleil? Quelle doit être sa taille et sa proximité pour présenter un grave danger? Quelle est la probabilité d'un tel événement?
Les possibilités vont des incidents de routine dans lesquels plusieurs objets du nuage d'Oort sortent de leur chemin, à ceux catastrophiques - les collisions avec une planète ou son éjection du système. Voyons ce qui se passe vraiment.
La carte de densité de la Voie lactée et du ciel environnant, qui montre clairement la Voie lactée, les grands et petits nuages magellaniques et, si vous regardez de près, NGC 104 à gauche du petit nuage, NGC 6205 est légèrement plus élevée et à gauche du noyau galactique, et NGC 7078 est légèrement plus basse. Au total, la Voie lactée contient environ 200 milliards d'étoilesSelon nos meilleures estimations, la Voie lactée contient de 200 à 400 milliards d'étoiles. Et bien que les étoiles soient de tailles et de masses très différentes, la plupart (3 sur 4) concernent 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. Et nous connaissons également la taille de la Voie lactée: ce disque a environ 2000 années-lumière d'épaisseur et 100 000 années-lumière de diamètre, avec un
renflement central
avec un rayon d'environ 5 000 à 8 000 années-lumière.
Enfin, en ce qui concerne le 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) se déplacent en orbite 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 sur les étoiles de notre galaxie. Il y a de nombreux détails, nuances et astuces que nous ignorerons - comme un changement de densité selon que nous sommes ou non dans une manche en spirale; le fait que plus près du centre il y a plus d'étoiles 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 se trouve ou non au milieu du plan galactique ... Mais on peut les ignorer car seule l'utilisation des valeurs listées ci-dessus nous permet de calculer la fréquence à laquelle les étoiles de la Galaxie approchent d'une certaine distance de notre Soleil, et donc combien de fois vous pouvez vous attendre à des rencontres rapprochées ou à des rencontres diverses.
Les distances entre le Soleil et la plupart des étoiles les plus proches sont précises, mais chaque étoile - même la plus grande d'entre elles - occuperait moins d'un millionième de pixel de diamètre sur une échelle.Nous calculons cette valeur très simplement - nous considérons 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 multipliez 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 en fait
du modèle de Drude ), et elle s'applique également à l'astrophysique. Si nous supposons qu'il y a 200 milliards d'étoiles dans la Voie lactée, que les étoiles sont réparties uniformément 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 construisant un graphique de la dépendance du nombre d'interactions sur la distance au Soleil, nous obtenons ce qui suit:
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 y est la distance et l'axe x est l'attente typique de cet événement en 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 qu'une autre étoile approche du Soleil soit de 500 UA, soit environ dix fois plus que la distance du Soleil à Pluton. Il dit également qu'une fois par milliard d'années, on peut s'attendre à ce que l'étoile s'approche de nous à une distance de 1500 UA, 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 l'étendue de la ceinture de Kuiper et des nuages d'Oort.C'est certainement bon pour la stabilité à long terme des planètes de notre système solaire. Il s'ensuit que plus de 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 que l'étoile s'approche du Soleil à une distance égale à la distance du Soleil à la Terre (ce qui violerait considérablement l'orbite et entraînerait l'éjection du système) sont inférieures à 1 sur 1 000 000 000. Cela signifie que la probabilité de passer par nous une autre étoile de la galaxie, ce qui peut nous causer de sérieux désagréments, terriblement bas. Nous ne perdrons pas la loterie spatiale - il est très peu probable que, tant que rien ne se passera, quelque chose se produira dans un avenir prévisible.
Les orbites des planètes intérieure et extérieure, 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 il y a eu des cas de passage d'étoiles à travers le nuage d'Oort (situé à 1,9 années-lumière du Soleil), à la suite desquelles les orbites d'un grand nombre de corps de glace ont été perturbées, environ 40 000 auraient dû s'accumuler pendant cette période. Avec ce passage de l'étoile à travers le système solaire, beaucoup de choses intéressantes se produisent , puisque deux facteurs convergent ici:
- Les objets du nuage d'Oort sont très faiblement connectés au système solaire, donc même une très petite poussée gravitationnelle peut changer considérablement leur orbite.
- Les étoiles sont très massives, donc même si l'étoile passe à une distance de l'objet égale à la distance de celui-ci au Soleil, elle pourra le frapper suffisamment fort pour que son orbite change.
Il en résulte que chaque fois que nous rencontrons de près une étoile qui passe, les risques augmentent que, par exemple, dans les quelques millions d'années qui suivent, nous pouvons entrer en collision avec un objet du nuage d'Oort.
La ceinture de Kuiper contient le plus grand nombre d'objets contenus dans le système solaire, mais le nuage d'Oort, qui est plus loin et plus faible, contient non seulement plus d'objets - il est également plus sujet aux perturbations d'une masse qui passe, comme 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 semblables à des comètes de glace, qui, peut-être, entreront dans le système solaire, jusqu'à ce qu'une vingtaine d'étoiles ordinaires passent assez près de la nôtre! Et c'est un problème, puisque le dernier système stellaire, l'étoile Scholz (passée il y a 70 000 ans) est déjà à 20 années-lumière de nous. Cependant, une conclusion optimiste peut également être tirée de cette analyse: meilleure sera notre carte des étoiles et de leurs mouvements, située à 500 km de nous, mieux nous pourrons prédire où et quand des objets non contrôlés du nuage d'Oort apparaîtront. Et si nous voulons protéger la planète des objets projetés par les étoiles qui passent à l'intérieur de notre système, l'acquisition de telles connaissances est la prochaine étape évidente.
WISEPC J045853.90 + 643451.9, le point vert est la première naine brune super froide découverte par le Wide-Field Infrared Survey Explorer, ou WISE (Wide-Angle Infrared Survey Explorer). Cette étoile est située à 20 années-lumière de nous. Pour explorer le ciel entier et trouver toutes les étoiles qui pourraient passer près du Soleil et apporter des tempêtes dans le nuage d'Oort, vous devez regarder 500 années-lumière.Et pour cela, vous devez construire des télescopes grand angle qui peuvent voir les étoiles sombres à de grandes distances. La mission WISE est devenue le prototype d'une telle technique, mais la distance à laquelle elle peut voir les étoiles les plus faibles, c'est-à-dire les étoiles du type le plus courant, est considérablement limitée par sa taille et son temps d'observation. Un télescope spatial infrarouge, surveillant le ciel entier, pourrait délimiter notre environnement, nous dire ce qui peut nous arriver, pendant combien de temps, de quelles directions et quelles étoiles ont provoqué des perturbations parmi les objets du nuage d'Oort. Les interactions gravitationnelles se produisent constamment, malgré les énormes distances entre les étoiles dans l'espace; le nuage d'Oort est énorme, et nous avons beaucoup de temps pour que les objets de là passent devant nous et nous influencent d'une manière ou d'une autre. Pendant assez longtemps, tout ce que vous pouvez imaginer se produira.