Pendant des milliers d'années, les astronomes ont observé des comètes se rapprocher de la Terre et éclairer le ciel nocturne. Avec le temps, ces observations ont conduit à un certain nombre de paradoxes. Par exemple, d'où venaient toutes ces comètes? Et si leur matériau de surface se vaporise à l'approche du Soleil (formant ainsi leurs fameux halos), ils doivent se former plus loin, là où ils auraient existé pendant la majeure partie de leur durée de vie.
Avec le temps, ces observations ont conduit à la théorie que bien au-delà du Soleil et des planètes, il existe un grand nuage de matériaux glacés et de roches d'où proviennent la plupart de ces comètes. Cette existence de ce nuage, connu sous le nom de nuage d'Oort (d'après son principal fondateur théorique), reste à prouver. Mais grâce aux nombreuses comètes de courte et de longue période qui seraient venues de là, les astronomes ont beaucoup appris sur sa structure et sa composition.
Définition:
Le nuage d'Oort est un nuage sphérique théorique de planétésimaux à prédominance glacée qui entoure le Soleil à une distance pouvant atteindre environ 100 000 UA (2 ly). Cela le place dans l'espace interstellaire, au-delà de l'héliosphère du Soleil où il définit la frontière cosmologique entre le système solaire et la région de la dominance gravitationnelle du Soleil.
Comme la ceinture de Kuiper et le disque dispersé, le nuage d'Oort est un réservoir d'objets trans-neptuniens, bien qu'il soit plus de mille fois plus éloigné de notre Soleil que ces deux autres. L'idée d'un nuage d'infinitésimaux glacés a été proposée pour la première fois en 1932 par l'astronome estonien Ernst Öpik, qui a postulé que les comètes de longue période provenaient d'un nuage en orbite au bord le plus à l'extérieur du système solaire.
En 1950, le concept a été ressuscité par Jan Oort, qui a indépendamment émis l'hypothèse de son existence pour expliquer le comportement des comètes à long terme. Bien qu'il n'ait pas encore été prouvé par l'observation directe, l'existence du nuage d'Oort est largement acceptée dans la communauté scientifique.
Structure et composition:
Le nuage d'Oort s'étendrait entre 2 000 et 5 000 AU (0,03 et 0,08 ly) jusqu'à 50 000 AU (0,79 ly) du Soleil, bien que certaines estimations placent le bord extérieur jusqu'à 100 000 et 200 000 AU (1,58 et 3,16 ly). On pense que le nuage est composé de deux régions - un nuage de Oort extérieur sphérique de 20 000 à 50 000 UA (0,32 à 0,79 ly) et un nuage d'Oort (ou collines) intérieur en forme de disque de 2 000 à 20 000 AU (0,03 à 0,32 ly) .
Le nuage extérieur d'Oort peut avoir des billions d'objets de plus de 1 km (0,62 mi) et des milliards de 20 kilomètres (12 mi) de diamètre. Sa masse totale n'est pas connue, mais - en supposant que la comète de Halley est une représentation typique des objets extérieurs du nuage d'Oort - elle a la masse combinée d'environ 3 × 1025 kilogrammes (6,6 × 1025 livres), ou cinq Terres.
D'après les analyses des comètes passées, la grande majorité des objets du nuage d'Oort sont composés de substances volatiles glacées - telles que l'eau, le méthane, l'éthane, le monoxyde de carbone, le cyanure d'hydrogène et l'ammoniac. L'apparition d'astéroïdes censés provenir du nuage d'Oort a également suscité des recherches théoriques qui suggèrent que la population se compose de 1 à 2% d'astéroïdes.
Des estimations antérieures ont placé sa masse à 380 masses terrestres, mais une meilleure connaissance de la distribution des tailles des comètes à longue période a conduit à des estimations plus faibles. La masse du nuage intérieur d'Oort, quant à elle, n'a pas encore été caractérisée. Le contenu de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort est connu sous le nom d'objets trans-neptuniens (TNO), car les objets des deux régions ont des orbites plus éloignées du soleil que l'orbite de Neptune.
Origine:
On pense que le nuage d'Oort est un vestige du disque protoplanétaire original qui s'est formé autour du Soleil il y a environ 4,6 milliards d'années. L'hypothèse la plus largement acceptée est que les objets du nuage d'Oort ont initialement fusionné beaucoup plus près du Soleil dans le cadre du même processus qui a formé les planètes et les planètes mineures, mais que l'interaction gravitationnelle avec de jeunes géantes gazeuses telles que Jupiter les a éjectées dans un elliptique extrêmement long ou orbites paraboliques.
Des recherches récentes de la NASA suggèrent qu'un grand nombre d'objets dans le nuage d'Oort sont le produit d'un échange de matériaux entre le Soleil et ses étoiles frères au fur et à mesure de leur formation et de leur dérive. Il est également suggéré que de nombreux - peut-être la majorité - des objets du nuage d'Oort ne se sont pas formés à proximité du Soleil.
Alessandro Morbidelli de l’Observatoire de la Côte d’Azur a réalisé des simulations sur l’évolution du nuage d’Oort depuis les débuts du système solaire jusqu’à nos jours. Ces simulations indiquent que l'interaction gravitationnelle avec les étoiles proches et les marées galactiques a modifié les orbites cométaires pour les rendre plus circulaires. Ceci est offert pour expliquer pourquoi le nuage extérieur d'Oort est de forme presque sphérique alors que le nuage de Hills, qui est plus fortement lié au Soleil, n'a pas acquis une forme sphérique.
Des études récentes ont montré que la formation du nuage d'Oort est largement compatible avec l'hypothèse que le système solaire s'est formé dans le cadre d'un amas intégré de 200 à 400 étoiles. Ces premières étoiles ont probablement joué un rôle dans la formation des nuages, car le nombre de passages stellaires rapprochés dans l'amas était beaucoup plus élevé qu'aujourd'hui, entraînant des perturbations beaucoup plus fréquentes.
Comètes:
On pense que les comètes ont deux points d'origine au sein du système solaire. Ils commencent comme des infinitésimaux dans le nuage d'Oort, puis deviennent des comètes lorsque des étoiles de passage en chassent certains d'entre eux, les envoyant sur une orbite à long terme qui les emmènent dans le système solaire intérieur et en ressortent.
Les comètes à courte période ont des orbites qui durent jusqu'à deux cents ans tandis que les orbites des comètes à longue période peuvent durer des milliers d'années. Alors que les comètes à courte période auraient émergé de la ceinture de Kuiper ou du disque dispersé, l'hypothèse acceptée est que les comètes à longue période proviennent du nuage d'Oort. Cependant, il existe quelques exceptions à cette règle.
Par exemple, il existe deux principales variétés de comètes à courte période: les comètes de la famille Jupiter et les comètes de la famille Halley. Les comètes de la famille Halley, du nom de leur prototype (la comète de Halley), sont inhabituelles dans la mesure où, bien qu'elles soient de courte durée, elles seraient originaires du nuage d'Oort. Sur la base de leurs orbites, il est suggéré qu'elles étaient autrefois des comètes de longue période qui ont été capturées par la gravité d'une géante gazeuse et envoyées dans le système solaire intérieur.
Exploration:
Parce que le nuage d'Oort est tellement plus éloigné que la ceinture de Kuiper, la région est restée inexplorée et largement sans papiers. Les sondes spatiales doivent encore atteindre la zone du nuage d'Oort, et Voyager 1 - la plus rapide et la plus éloignée des sondes spatiales interplanétaires sortant actuellement du système solaire - ne fournira probablement aucune information à ce sujet.
À sa vitesse actuelle, Voyager 1 atteindra le nuage d'Oort dans environ 300 ans, et il faudra environ 30 000 ans pour le traverser. Cependant, d’ici 2025 environ, les générateurs thermoélectriques de radio-isotopes de la sonde ne fourniront plus suffisamment d’énergie pour faire fonctionner ses instruments scientifiques.. Les quatre autres sondes échappent actuellement au système solaire - Voyager 2, Pioneer 10 et 11, et Nouveaux horizons - seront également non fonctionnels lorsqu'ils atteindront le nuage d'Oort.
Explorer le nuage d'Oort présente de nombreuses difficultés, dont la plupart proviennent du fait qu'il est incroyablement éloigné de la Terre. Au moment où une sonde robotique pourrait réellement l'atteindre et commencer à explorer sérieusement la région, des siècles auront passé ici sur Terre. Non seulement ceux qui l'avaient envoyé en premier lieu seraient morts depuis longtemps, mais l'humanité aura très probablement inventé des sondes beaucoup plus sophistiquées ou même des engins habités entre-temps.
Pourtant, des études peuvent être (et sont) menées en examinant les comètes qu'elle crache périodiquement, et des observatoires à longue portée sont susceptibles de faire des découvertes intéressantes dans cette région de l'espace dans les années à venir. C’est un gros nuage. Qui sait ce que nous pourrions y trouver?
Nous avons de nombreux articles intéressants sur le nuage d'Oort et le système solaire pour Space Magazine. Voici un article sur la taille du système solaire et un sur le diamètre du système solaire. Et voici tout ce que vous devez savoir sur la comète de Halley et Beyond Pluto.
Vous pouvez également consulter cet article de la NASA sur le nuage d'Oort et celui de l'Université du Michigan sur l'origine des comètes.
N'oubliez pas de jeter un œil au podcast d'Astronomy Cast. Épisode 64: Pluton et le système solaire extérieur glacé et Épisode 292: Le nuage d'Oort.
Référence:
Exploration du système solaire de la NASA: ceinture de Kuiper et nuage d'Oort
