Des simulations numériques, selon un scénario faisant intervenir les forces de marée d’une naine rouge, rendent compte pour la première fois des étranges caractéristiques de ʻOumuamua. L’objet interstellaire serait le fragment d’un corps céleste détruit et déformé par ces forces lorsqu’il est passé trop près de son étoile hôte.

On se souvient de la surprise grandissante des astronomes à la suite de la détection en octobre 2017 du passage de 1I/2017 U1, plus connu désormais sous le nom de ʻOumuamua, un nom d’origine hawaïenne, en partie parce qu’il avait été identifié à l’aide du Pan-Starrs (acronyme de Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System), un instrument présent au sommet du Haleakalā, à Maui (Hawaï).

Sa vitesse et sa trajectoire impliquaient nécessairement qu’il s’agissait d’un voyageur interstellaire, un corps céleste formé au-delà du Système solaire. Mais ce qui était le plus étonnant avec ʻOumuamua, ce n’était pas tellement le fait qu’il soit sur une trajectoire hyperbolique le conduisant à quitter à tout jamais le Système solaire à près de 90 km/s. Non, c’était sa forme totalement inédite qui était stupéfiante.

D’aspect rougeâtre, ʻOumuamua semblait être visiblement en forme de cigare avec une longueur 10 fois plus élevée que sa largeur — certaines estimations lui attribuaient une longueur de 800 mètres pour une largeur de 80 mètres environ. Cette particularité était telle que l’on s’est demandé à un moment s’il ne pouvait pas s’agir d’un artefact d’une civilisation extraterrestre avancée, un peu comme dans le célèbre roman d’Arthur Clarke, Rendez-vous avec Rama. Mais le programme Seti n’a rien découvert à son sujet en tentant de l’écouter faire des transmissions radio et, de l’avis de la communauté scientifique, nous étions en présence d’un objet similaire à un astéroïde, voire une comète, mais très appauvrie en éléments volatils, semblait-il.

ʻOumuamua, un fragment de comète détruit par des forces de marée ?

Pour tenter de rendre compte de sa forme étrange, jamais vue pour un astéroïde ou une comète dans le Système solaire, Sean Raymond, du laboratoire d’Astrophysique de l’université de Bordeaux, avait publié avec ses collègues Philip J. Armitage et Dimitri Verasun un article que l’on peut consulter sur arXiv. Les trois astrophysiciens faisaient intervenir les forces de marée d’une planète géante autour d’une autre étoile, près de laquelle un corps cométaire serait passé trop près et qui aurait été fragmenté un peu comme dans le cas de la fameuse comète Shoemaker-Levy 9 avant que l’un des fragments ne soit éjecté dans l’espace interstellaire.

Aujourd’hui, c’est un scénario similaire qui vient d’être exposé dans un article de Nature Astronomy par deux collègues de Sean Raymond, Yun Zhang du laboratoire Lagrange (Université Côté d’Azur – Observatoire de la Côte d’Azur – CNRS) et Doug Lin, du Department of Astronomy and Astrophysics, de l’University of California à Santa Cruz. Les deux chercheurs ont conduit des simulations qui, pour la première fois, semblent rendre compte de l’ensemble des caractéristiques étonnantes de ʻOumuamua.

Rappelons que ʻOumuamua n’a pas été observé en train de dégazer directement à la manière d’une comète alors qu’on aurait pu s’y attendre. En effet, selon l’exemple du Système solaire et les calculs faits, il est plus facile et plus fréquent d’éjecter un corps cométaire sur une orbite très excentrique l’ayant conduit à passer trop près d’une planète géante ou d’une étoile qu’un astéroïde. On devait donc s’attendre à ce que ʻOumuamua soit un corps cométaire riche en eau et éléments volatils. Cela ne semble pas être le cas.

Une naine rouge à l’origine de ʻOumuamua  ?

Pour résoudre cette énigme et rendre compte de la forme très allongée de ʻOumuamua, Yun Zhang et Doug Lin ont fait intervenir le passage très rapproché d’un corps constitué d’un agrégat de roches mais aussi de glace, une situation souvent rencontrée dans le Système solaire, avec l’étoile hôte de son système planétaire d’origine. Sa masse est de la moitié de celle du Soleil dans les simulations numériques effectuées, cela fait d’elle une naine rouge de type M, les étoiles les plus nombreuses dans la Voie lactée. Surtout, la théorie de la structure stellaire nous dit qu’une telle étoile est particulièrement dense, ce qui la dote d’une région étendue où ses forces de marée peuvent détruire un corps céleste. Il s’agit donc d’une situation qui devrait être la plus fréquente dans un scénario avec destruction, puis éjection d’un petit corps céleste par la force de gravité d’une étoile.

L’effet de ces forces a donc été testé sur ordinateur en prenant un corps céleste d’environ 100 mètres de diamètre sur une trajectoire très elliptique, donc avec une forte excentricité, et dont la distance moyenne à l’étoile est de plusieurs milliers de fois la distance de la Terre au Soleil, ce qui est nécessaire pour que les fragments produits par sa destruction soient éjectés dans le milieu interstellaire comme l’explique un communiqué du laboratoire Lagrange.

Les calculs montrent que les forces de marée vont alors d’abord étirer, puis fragmenter le corps céleste qui va ensuite se disloquer en donnant des corps de la forme de celle attribuée à ʻOumuamua. Mieux, la modélisation indique également que le passage proche de la naine rouge va conduire les fragments à s’échauffer suffisamment pour que les roches fondent en surface en plus de produire une vaporisation de la glace. Au final, quelques heures après l’équivalent du passage au périhélie du Soleil, la surface se refroidit en donnant une croûte silicatée dépourvue d’eau et appauvrie en éléments volatils. Elle ressemble alors plus à celle d’un astéroïde qu’à celle d’une comète, surtout du fait du frittage des silicates dans la croûte, la cohésion de l’objet se trouve augmentée lorsqu’il continue à être déformé et que les roches ne sont pas encore totalement refroidies.

Au final, il resterait quand même un réservoir de glace, que ce soit d’eau ou de composés carbonés comme le monoxyde (CO) et le dioxyde de carbone (CO2) dès que l’on descend à plus d’un mètre de profondeur sous la croûte. Même si ʻOumuamua n’a pas présenté d’activité cométaire sous le regard des télescopes, les mécaniciens célestes avaient tout de même constaté une petite accélération anormale, dont ne pouvait rendre compte l’attraction des corps du Système solaire, lorsque l’objet interstellaire s’était approché du Soleil. On peut expliquer cette anomalie si un faible dégazage s’est tout de même produit, ce qui est cohérent avec le scénario faisant tout de même de ‘Oumuamua un corps cométaire. Nul besoin de ressusciter pour cela l’hypothèse de la sonde interstellaire E.T comme certains l’ont proposé.

Des myriades de ʻOumuamua dans la Voie lactée et porteurs de vie ?

Si les chercheurs ont raison, ʻOumuamua serait la pointe émergée d’une population d’objets interstellaires qui auraient pris naissance dans les équivalents de la fameuse ceinture cométaire de Oort autour du Soleil, mais autour des naines rouges. Ce seront donc initialement des cousins des comètes longues périodes observées dans le Système solaire, des corps de taille kilométrique nés loin du Soleil et qui sont projetés en sa direction par des perturbations gravitationnelles lors du passage rapproché d’une étoile comme ce fut le cas il y a 70.000 ans, une petite étoile binaire baptisée étoile de Scholz, qui serait passée à 0,8 voire 0,6 année-lumière du Soleil.

On s’attend à ce que, en moyenne, chaque système planétaire éjecte au total une centaine de milliards d’objets comme ʻOumuamua. Selon les chercheurs, certains des corps parents pourraient tout à fait être aussi des superterres ou des mini-Neptune, détruites là aussi par des forces de marée. Comme ces objets sont très nombreux et qu’ils doivent passer à côté d’exoterres peut-être habitées, comme ce fut le cas pour ‘Oumuamua avec la Terre, il est possible de s’interroger sur leur rôle dans le cadre de la théorie de la panspermie.

« C’est un tout nouveau domaine. Ces objets interstellaires pourraient fournir des indices critiques sur la façon dont les systèmes planétaires se forment et évoluent », explique donc Yun Zhang, et selon Doug Lin, « ʻOumuamua n’est que la pointe de l’iceberg. Nous prévoyons que de nombreux autres visiteurs interstellaires avec des traits similaires seront découverts par une observation prochaine avec le futur Observatoire Vera C. Rubin ».

Sources

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