Et maintenant... les moutons* dans l'espace! ...* (de poussière)

14 novembre 2019

Des scientifiques d’Oslo, Cambridge, Massachussets et Strasbourg ont-ils détecté un mouton* dans l'espace ?

*un gigantesque mouton de poussière, c.à.d. un amas de micrograins. En anglais, "a space dustbunny"

 

Avec l'astrophysicienne Jane X. Luu (Draper Lab, Cambridge, USA / Université d’Oslo), les scientifiques de PoreLab, Université d’Oslo, Eirik Grude Flekkøy et Renaud Toussaint (IPG Strasbourg / PoreLab), ont étudié ce qui peut être la plus grande poussière du système solaire.

Le premier invité interstellaire de notre système solaire a été découvert en octobre 2017 - à partir d'un observatoire à Hawaii. Pour la première fois, on a pu observer un corps céleste se déplaçant sur une trajectoire dite hyperbolique, c'est-à-dire ouverte, traversant le système solaire.

Cet objet, appelé ‘Oumuamua, polynésien pour "invité",  "messager" ou "éclaireur en avance", mesure environ 400 mètres de long et était sur le point de sortir du système solaire pour ne plus jamais revenir. Cela le distingue de tout ce qui peut être observé dans le système solaire, comme les comètes, les planètes et les astéroïdes, qui se déplacent tous sur des orbites fermées autour du Soleil et reviennent tout au long de leurs cycles. Il a été classifié 1I/‘Oumuamua comme premier objet interstellaire (I) observé.

Probablement pas un vaisseau spatial extraterrestre ...

L'invité exotique transportait des informations sur des systèmes stellaires qui peuvent être complètement différents du nôtre. L'une des nombreuses questions restées sans réponse est liée à son mouvement particulier: En plus d'être sur une trajectoire ouverte, il était aussi un peu plus rapide que ce qui peut être expliqué par la gravité connue dans notre système solaire.

Abstraction faite de la spéculation selon laquelle il pourrait s'agir d'un engin spatial interstellaire, seul le rayonnement solaire peut expliquer la puissance supplémentaire nécessaire pour expliquer la trajectoire observée. Les hypothétiques forces de réaction par dégazage ont en effet été évaluées comme trop faibles pour cet objet qui ne présentait pas de queue cométaire.

Ce qui est très particulier, c’est que si la pression de rayonnement du Soleil doit être la cause de cette accélération non gravitationnelle, la densité massique d’‘Oumuamua doit être extrêmement petite, ne dépassant pas 1% de la densité massique de l’air à la surface de la Terre, soit environ 10 grammes par mètre cube.

Cette extrêmement faible densité fait de l'hôte interstellaire l'objet le plus poreux jamais observé dans notre système solaire - et constitue donc un objet d'étude extrêmement pertinent pour Porous Media Lab (PoreLab), un centre de recherche d'exception (SFF) fondé il y a deux ans pour étudier la physique des milieux poreux.

Un espace plutôt doux

Jane Luu, connue pour la découverte de la ceinture de Kuiper et pour avoir participé à la réévaluation du statut de Pluton de planète en planète naine, a démontré, avec les scientifiques de PoreLab et de l’IPGS, que même des objets ayant une telle densité extrêmement faible survivraient aux forces auxquelles ils étaient exposés dans notre système solaire.

En un sens, l'étude, qui est actuellement publiée dans le prestigieux Astrophysical Journal Letters, montre que l'espace est un lieu très doux: ‘Oumuamua, qui peut être formé par l'enchevêtrement de particules de poussière dans des structures ramifiées au début de l'évolution d'un autre système stellaire, s'effondrerait immédiatement s’il était à la surface de la Terre. Mais dans son orbite au-delà la Terre, il serait capable de survivre à la gravité du Soleil, aux forces de radiation et, de surcroît, aux forces issues de sa propre rotation.

La structure qui peut être formée à l'aide de ce que l'on appelle des processus d'agrégation est une énorme fractale, un objet géométrique caractérisé par le fait qu'il comporte des trous de toutes tailles, comme l'illustre la figure. Des astéroïdes fractals ont été auparavant régulièrement identifiés après leur chute sur Terre ou dans des queues de comète, mais il s’agit d’ordinaire de petits fragments (millimétriques à centimétriques). Cette figure montre également la différence entre le concept d' ‘Oumuamua en tant que grand agrégat de poussières (à gauche) et sa représentation conceptuelle originale en tant que grosse pierre (à droite).

 

Un nouvel invité a été découvert

Un invité interstellaire n ° 2, nommé 2I/Borisov, vient d'être découvert fin Août 2019. Cet invité se déplace encore plus vite que ‘Oumuamua et en diffère également en ayant une queue de comète. Une telle queue, due à la glace qui s’évapore sous l’effet de la chaleur du soleil, est à la fois le signe d’une densité de masse supérieure et de la possibilité pour d’autres forces d’être exercées.

Ces forces, qui proviennent du gaz dans la queue de la comète créant une pression sur la comète, sont exclues pour ‘Oumuamua car il ne présentait pas de queue de comète.

 Astéroïde interstellaire 'Oumuamua, deux représentations, amas de poussières ou bloc rocheux

Figure : ‘Oumuamua,  (PoreLab/IPGS/Theoretical Center for Astrophysics)

Le visiteur interstellaire ‘Oumuamua, considéré comme un amas de poussière ramifié ou comme une grosse pierre. Les deux images sont hypothétiques. Illustration: R.Toussaint et al., IPGS, CNRS-Univ. Strasbourg / PoreLab & Theoretical Center for Astrophysics, Univ. Oslo (gauche) et Wikipedia / CC BY-SA 4.0 (Par ESO/M. Kornmesser — ESO, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64361447) (droite)

 

Contacts :

Eirik Grude Flekkøy, e.g.flekkoy@fys.uio.no,

Renaud Toussaint, IPGS, UMR7516 Univ. Strasbourg / CNRS, renaud.toussaint@unistra.fr

Jane X. Luu

 

Les auteurs de cet article sont:

Eirik G. Flekkøy, professeur au département de physique de l’UiO (Univ. Oslo) et chercheur à PoreLab, astrophysicienne au Draper Lab (Cambridge, Massachussets, USA), 

Jane X. Luu, chercheuse au Centre for Earth Evolution and Dynamics, Department of Geosciences (Univ. Oslo), et à l’Institute of Theoretical Astrophysics (Univ. Oslo). Jane Luu a reçu le prix Kavli en Astrophysique et le prix Shaw en Astronomie en 2012.

et

Renaud Toussaint, directeur de recherche du CNRS à l’Institut de Physique du Globe de Strasbourg (UMR7516 CNRS / Univ. Strasbourg) et chercheur/professeur II à PoreLab.

 

Un article est paru dans Astrophysical Journal Letters le 11 novembre 2019:

Flekkøy, Eirik G., Luu, Jane & Toussaint, Renaud, 2019. The Interstellar Object ’Oumuamua as a Fractal Dust Aggregate. The Astrophysical Journal. 11 norvembre 2019. Vol. 885, n° 2 pp. L41. DOI 10.3847/2041-8213/ab4f78

Lien vers l’article d’Astrophysical Journal Letters: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab4f78

en accès libre/Open Access: preprint sur ArXiv/Astro-Ph:  https://arxiv.org/abs/1910.07135

postprint sur UnivOak:  https://univoak.eu/islandora/object/islandora%3A84789?solr_nav%5Bid%5D=48e1468e8d5ab07d0c9e&solr_nav%5Bpage%5D=1&solr_nav%5Boffset%5D=10

Tags: espace, astéroïde, fractale