‘Oumuamua serait le vestige d’une planète désintégrée

Fin 2017, un drôle de visiteur traverse le système solaire. Il s’agit d’un petit objet rocheux qui ne provient pas des environs de la Terre mais d’un système stellaire loin, très loin d’ici.

Baptisé ‘Oumuamua – « premier messager venu de loin » en hawaïen – par les chercheurs qui l’ont découvert, cet objet interstellaire est un véritable casse-tête. Il a été repéré pour la première fois par l’observatoire Haleakalā à Maui dans le cadre du programme Pan-STARRS, voyageant à une vitesse qu’une simple attraction gravitationnelle ne saurait, à elle seule, expliquer. Le corps a une forme allongée, comme un cigare, une première dans notre système solaire.

De nouvelles simulations informatiques permettent de spéculer sur l’origine de cet objet si étrange : une planète se serait aventurée trop près de son étoile hôte, semant de longs fragments très fins en éclatant. Certains éclats auraient été projetés dans l’espace interstellaire et des millions, voire des milliards d’années plus tard, ‘Oumuamua aurait enfin atteint notre système solaire. Selon les simulations, les chercheurs esquissent trois hypothèses pour définir la nature du corps parent. Par ailleurs, l’étude justifie à la fois la forme et le mouvement inhabituel du mystérieux visiteur.

« Il est extrêmement difficile de remonter à l’origine d’Oumuamua », affirme Yun Zhang, chercheuse à l’observatoire de la Côte d’Azur en France et auteure principale de l’étude sur les simulations, publiée dans la revue Nature Astronomy. « Avant de mener cette étude, nous n’avions encore jamais vu cette forme allongée. »

LEVER LES DOUTES

L’hypothèse selon laquelle des objets interstellaires traversent notre système solaire a toujours été émise par les astronomes. En détecter un n’était donc qu’une question de temps. Cependant, on les imaginait plutôt ressembler à la comète Borisov qui a été découverte récemment. Celle-ci ressemble aux objets glacés en provenance du système solaire externe.

Borisov est l’exemple type d’un visiteur interstellaire. « Rien ne sort de l’ordinaire », explique Greg Laughlin, professeur d’astronomie à l’université Yale. « Avec ‘Oumuamua, le contraste est flagrant puisque ce corps céleste n’a absolument rien d’habituel. »

Oublié l’aspect glacé qui rappelle celui de la comète. ‘Oumuamua est un objet rocheux et sec qui ressemble plutôt à un astéroïde. La surface ne peut être directement observée parce que le corps est trop petit et trop sombre. C’est en se basant sur la lumière qu’il a réfléchie en tombant que les astronomes ont prédit son aspect. Une forme étrange, allongée, qui a poussé les chercheurs à se poser des questions sur son origine. En observant le passage de l’objet interstellaire en question, les astronomes détectent des accélérations étranges attribuées aux jets de vapeur d’eau au niveau de la surface exposée du corps.

L’année dernière, l’origine d’Oumuamua était encore parfaitement inconnue. « Notre étude permettra de répondre à toutes les questions », souligne Zhang.

UN CIGARE VENU DE L’ESPACE

Zhang et son collègue Doug Lin de l’université de Californie à Santa Cruz supposent que le corps provient d’un système composé de plusieurs planètes ou planétésimaux en orbite autour d’une étoile centrale extrêmement dense. Sa force gravitationnelle serait suffisante pour détruire les corps planétaires qui s’approchent un peu trop d’elle.

Les membres de l’équipe ont déterminé les trajectoires de trois types d’objets gravitant autour de ces étoiles : des planétésimaux de plus de 800 mètres de largeur, des objets glacés ressemblant à des comètes et des planètes plus larges de type super-Terre.

Selon Zhang et Lin, il suffit qu’un de ces objets se trouve à une distance de 350 000 km de son étoile hôte pour être déformé puis déchiré par la gravité, un phénomène que les astronomes appellent perturbation par effet de marée. Plus l’objet est petit, plus il devra se rapprocher de l’étoile pour être éclaté. Selon la composition du corps parent, les fragments produits pourraient avoir une forme allongée similaire à celle d’Oumuamua. Certains éclats seraient définitivement projetés dans l’espace interstellaire en raison de la violence de la force gravitationnelle.

« La nature ne produit que peu d’objets semblables à des éclats », signale Laughlin. « L’idée qu’une perturbation par effet de marée puisse naturellement le faire est d’autant plus fascinante. Les chercheurs ont mené un travail d’exploration exhaustif et minutieux dans ce domaine. »

Les simulations donnent à croire que lorsqu’une planète est déchirée par son étoile, cette dernière dégage une chaleur qui pulvérise l’eau recouvrant sa surface. Cependant, certaines poches de glace protégées par la roche peuvent potentiellement persister, et donner naissance aux jets de vapeur d’eau qui ont accompagné le passage d’Oumuamua près de notre Soleil.

Lorsque les fragments planétaires fondent puis se solidifient de nouveau, la roche gagne en résistance et forme une croûte extérieure rigide, un peu comme du chocolat fondu et refroidi. « Difficile de voler en éclats une fois que la surface est gelée », souligne Zhang. Ce processus de trempe explique pourquoi le visiteur interstellaire ne s’est pas complètement effondré en s’approchant du Soleil, contrairement à Borisov, qui s’est récemment désagrégé en sortant du système solaire.

PLUTÔT CIGARE OU CRÊPE ?

Grâce aux simulations, nous pouvons mieux comprendre comment des objets comme ‘Oumuamua se sont formés, signale Michele Bannister de l’université de Canterbury en Nouvelle-Zélande, qui étudie également les corps interstellaires. « Je pense que certaines théories sont plus plausibles que d’autres », ajoute-t-elle. Pour elle, la comète est un candidat potentiel comme corps parent d’Oumuamua. L’idée qu’il soit le résidu d’une planète de type super-Terre est moins probable.

Pour ajouter au mystère, Bannister et Laughlin doutent que le visiteur interstellaire ait la forme d’un cigare, évoquant un article publié l’été dernier qui remet en question les constats initiaux. Selon la nouvelle analyse, ‘Oumuamua pourrait avoir la forme d’une crêpe bien garnie comme Bannister se plaît à le dire. Le corps serait similaire à Arrokoth ou MU69, un objet en provenance du système solaire externe.

« Lorsque la sonde spatiale New Horizons a survolé Arrokoth, nous avons pu observer deux crêpes bien garnies côte à côte », dit Bannister. « C’est incroyablement intéressant et suggestif. »

Si ‘Oumuamua n’est pas un fragment rocheux allongé, alors son origine est des plus énigmatiques.

« Si l'on suppose que l’objet a bien la forme d’un cigare, alors cette description lui convient parfaitement », renchérit Laughlin. « Si en revanche, ‘Oumuamua ressemble plutôt à une crêpe, le mystère demeure entier. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.