Nuage d'Oort
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Vue d'artiste de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.

En astronomie, le nuage d'Oort (ˈɔrt), aussi appelé le nuage d'Öpik-Oort (ˈøpik), est un vaste ensemble sphérique hypothétique de corps situé à environ 50 000 ua du Soleil[1] (≈ 0,8 année-lumière), bien au-delà de l'orbite des planètes et de la ceinture de Kuiper. La limite externe du nuage d'Oort, qui formerait la frontière gravitationnelle du système solaire[2], se situerait à plus d'un millier de fois la distance séparant le Soleil et Pluton, soit environ une année-lumière et le quart de la distance à Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche du Soleil.

Bien qu'aucune observation directe n'ait été faite d'un tel nuage, les astronomes, en se fondant sur les analyses des orbites des comètes, pensent généralement qu'il est l'origine de la plupart de celles-ci[1].

Sommaire

Historique

En 1932, l'astronome estonien Ernst Öpik émit l'hypothèse que les comètes trouvaient leur origine dans un nuage orbitant à la limite externe du système solaire[3]. En 1950, cette idée fut ravivée de façon indépendante par l'astronome néerlandais Jan Oort afin d'expliquer cette contradiction apparente : les comètes sont détruites après plusieurs passages à travers le système solaire interne. Ainsi, si toutes avaient existé depuis plusieurs milliards d'années (soit depuis le début du système solaire), plus aucune ne pourrait être observée de nos jours[4]. Selon l'hypothèse d'Oort, le nuage contiendrait des billions de noyaux cométaires, stables car le rayonnement solaire est très faible à cette distance. Il fournirait un apport continuel de nouvelles comètes, remplaçant celles qui sont détruites. Afin de fournir cet apport, la masse totale du nuage serait de plusieurs fois celle de la Terre.

Oort sélectionna pour son étude les 46 comètes les mieux observées entre 1850 et 1952. La répartition des inverses des demi-grands axes faisait apparaître un maximum de fréquence qui laissait supposer l'existence d'un réservoir de comètes entre 40 000 et 150 000 ua (soit entre 0,6 et 2,5 années lumière). Celui-ci, situé aux limites de la sphère d'influence gravitationnelle du Soleil, serait soumis à des perturbations d'origine stellaire, susceptibles d'expulser les comètes du nuage, soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur donnant lieu à l'apparition d'une nouvelle comète.

Terminologie

Le nuage d'Oort porte le nom de l'astronome néerlandais Jan Oort (prononcé /oːʁt/ en néerlandais[5]). Il est alternativement appelé nuage d'Öpik-Oort, du nom de l'astronome estonien Ernst Öpik (/ˈøpɪk/ en estonien). On l'appelle aussi le nuage externe en opposition avec le Nuage de Hills qui, lui aussi, porte le nom du scientifique qui s'est axé sur lui.

Structure et composition

Schémas à l'échelle des orbites des principaux corps du système solaire. En haut à gauche, le système solaire interne ; en haut à droite, le système solaire externe ; en bas à droite, l'orbite de Sedna ; en bas à gauche, la localisation hypothétique du nuage d'Oort. Chaque schéma effectue un zoom arrière par rapport au précédent permettant de mettre les distances en perspective.

Le nuage d'Oort occuperait une vaste zone d'espace comprise entre la limite externe de la ceinture de Kuiper, vers 50 ua, et 150 000 ua ou même plus. Il serait subdivisé entre le nuage d'Oort externe (20 000 à 150 000 ua), sphérique, et le nuage d'Oort interne (50 à 20 000 ua), en forme de tore. Le nuage externe ne serait que lâchement lié au Soleil et serait la source de la plupart des comètes à longue période (et peut-être des comètes de type Halley). Le nuage interne, également nommé nuage de Hills, serait celui des comètes de type Halley[6]. Les autres comètes de courte période proviendraient de la ceinture de Kuiper[1].

Le nuage d'Oort externe pourrait contenir plusieurs millions de milliards de noyaux de comètes de plus de 1,3 km[1], chacun distant de l'autre de plusieurs dizaines de millions de kilomètres[7]. Sa masse n'est pas connue avec certitude, mais est très probablement inférieure à quelques masses terrestres[1],[8]. Par le passé, on estimait qu'il était beaucoup plus massif (jusqu'à 380 masses terrestres)[9], mais l'amélioration des connaissances sur la distribution en taille des comètes à longue période a conduit à revoir à la baisse cette estimation. Il ne serait que peu lié au système solaire et donc facilement perturbé par des forces extérieures, comme le passage d'une étoile à proximité[10].

La masse du nuage d'Oort interne n'est pas connue. Certains scientifiques pensent qu'il pourrait contenir plus de matériau que le nuage d'Oort externe[11],[12]. Cette hypothèse est utilisée pour expliquer l'existence continue du nuage d'Oort sur plusieurs milliards d'années[13].

La grande majorité des objets du nuage d'Oort seraient constitués de diverses glaces, mais la découverte de l'objet 1996 PW pourrait suggérer qu'il héberge des objets rocheux[14].

Origine

Le nuage d'Oort serait un reliquat du disque protoplanétaire originel qui se serait formé autour du Soleil après l'effondrement de la nébuleuse solaire, il y a 4,6 milliards d'années[1].

L'hypothèse de formation la plus largement acceptée est que les objets formant le nuage d'Oort se seraient formés plus près du Soleil qu'actuellement, selon le même processus d'accrétion qui a formé les planètes et les astéroïdes, mais que les interactions gravitationnelles des géantes gazeuses les ont éjectés sur des orbites elliptiques ou paraboliques extrêmement longues[1],[15]. La masse actuelle du nuage (environ 3 masses terrestres) ne serait plus qu'une petite partie de la masse éjectée (50 à 100 masses terrestres)[1]. Sur les parties lointaines de ces orbites, les interactions gravitationnelles des étoiles proches et les effets de marée galactique ont modifié ces orbites pour les rendre plus circulaires. Ceci explique la forme presque sphérique du nuage d'Oort externe. Des études récentes ont montré que la formation du nuage d'Oort est plutôt compatible avec l'hypothèse d'une formation du système solaire à l'intérieur d'un amas, parmi 200 à 400 étoiles. Ces étoiles auraient très certainement joué un rôle lors de la formation du nuage[16].

Perturbations

On pense que d'autres étoiles sont aussi susceptibles de posséder leur propre nuage d'Oort et que les extrémités des nuages d'Oort de deux étoiles proches peuvent parfois s'interpénétrer, ce qui entraînerait l'intrusion occasionnelle, voire une arrivée massive, de comètes dans le système solaire interne. Les interactions du nuage d'Oort du Soleil avec celui d'étoiles proches et sa déformation par les effets de marée galactique seraient les deux principales causes de l'envoi de comètes à longue période dans le système solaire interne[1],[17]. Ces phénomènes disperseraient également les objets en dehors du plan de l'écliptique, expliquant la distribution sphérique du nuage[18].

Au cours des 10 prochains millions d'années, Gliese 710 est l'étoile connue possédant la plus grande possibilité de perturber le nuage d'Oort[18]. Il a cependant été postulé (entre autres par le physicien Richard A. Muller) que le Soleil possèderait un compagnon non-détecté (une naine brune ou une géante gazeuse) placée sur une orbite elliptique au-delà du nuage d'Oort. Cet objet, nommé Némésis, traverserait une portion du nuage tous les 26 millions d'années, provoquant un bombardement du système solaire interne par des comètes. Bien que la théorie possède de nombreux partisans, aucune preuve directe de l'existence de Némésis n'a été trouvée[19]. De plus, il a été avancé qu'un compagnon situé à une aussi grande distance ne pourrait pas posséder une orbite stable et serait probablement éjecté du fait de perturbations d'autres étoiles[réf. nécessaire].

Observations

Quelques comètes auraient une distance suffisante pour faire partie du nuage d'Oort. Ces comètes, si les calculs sont exacts, ont une distance extrêmement éloignée.

Possibles objets du nuage d'Oort
Nom Diamètre
(km)
Périhélie
(UA)
Aphélie
(ua)
Découverte
Comète West  ? 0,58 13 560 1976
Grande comète de janvier 1910[20]  ? 0,13 51 590 1910
SPACEWATCH C/1992 J1  ?  ? ~154 000 1992

Limite du nuage d'Oort

Le site de la NASA documente plusieurs comètes à longue période qui pourraient s'éloigner à plus de 100 000 ua du Soleil : par exemple, la comète C/1992 J1 (Spacewatch) dont l'aphélie se situerait à 154 000 ua [21]. Ces comètes ont des orbites instables, le Soleil ayant une influence gravitationnelle très faible à de telles distances et le passage d'une étoile à proximité pouvant facilement influencer leur trajectoire. Certaines sources affirment que d'autres comètes pourraient être encore plus lointaines, à environ 200 000 ua [22],[23].

Notes et références

  1. a, b, c, d, e, f, g, h et i A. Morbidelli, 2005, « Origin and dynamical evolution of comets and their reservoirs », 1.
  2. "NASA Solar System Exploration", « Oort Cloud ». Consulté le 2008-12-02.
  3. (en) E. J. Öpik, « Note on Stellar Perturbations of Nearby Parabolic Orbits », dans Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences, vol. 67, 1932, p. 169-182 .
  4. (en) J. H. Oort, « The structure of the cloud of comets surrounding the Solar System and a hypothesis concerning its origin », dans Bull. Astron. Inst. Neth., vol. 11, 1950, p. 91-110 [texte intégral [PDF]] 
  5. Dutch requests. Consulté le 7 novembre 2007
  6. (en) H. F. Levison, L. Dones et M. J. Duncan, « The Origin of Halley-Type Comets: Probing the Inner Oort Cloud », dans The Astronomical Journal, vol. 121, no 4, avril 2001, p. 2253-2267 [lien DOI] .
  7. P. R. Weissman, « The Oort Cloud », Scientific American, 1998. Consulté le 7 novembre 2007
  8. (en) P. R. Weissman, « The mass of the Oort cloud », dans Astronomy and Astrophysics, vol. 118, no 1, février 1983, p. 90-94 .
  9. L. Neslusan, « (meteorobs) Excerpts from "CCNet 19/2001 - 2 February 2001"1 - Estimating total mass of comet population still a major problem », Meteor Observing Mailing List, 02/02/2001. Consulté le 7 novembre 2007
  10. The Oort cloud. Consulté le 7 novembre 2007
  11. (en) J. G. Hills, « Comet showers and the steady-state infall of comets from the Oort cloud », dans The Astronomical Journal, vol. 86, novembre 1981, p. 1730-1740 [lien DOI] é
  12. Planetary Sciences: American and Soviet Research, Proceedings from the U.S.-U.S.S.R. Workshop on Planetary Sciences, p. 251, 1991. Consulté le 7 novembre 2007
  13. (en) J. A. Fernandez, « The Formation of the Oort Cloud and the Primitive Galactic Environment », dans Icarus, vol. 129, no 1, septembre 1997, p. 106-119 [lien DOI] .
  14. (en) P. R. Weissman et H. F. Levison, « Origin and Evolution of the Unusual Object 1996 PW: Asteroids from the Oort Cloud? », dans Astrophysical Journal Letters, vol. 488, octobre 1997, p. L133 [lien DOI] .
  15. Oort Cloud & Sol b?, SolStation. Consulté le 7 novembre 2007
  16. (en) R. Brasser, M. J. Duncan et H. F. Levison, « Embedded star clusters and the formation of the Oort Cloud », dans Icarus, vol. 184, no 1, septembre 2006, p. 59-82 [lien DOI] .
  17. R. L. Hamilton, « The Oort Cloud », 1999. Consulté le 7 novembre 2007
  18. a et b (en) L. A. Molnar et R. L. Mutel, « Close Approaches of Stars to the Oort Cloud: Algol and Gliese 710 », dans American Astronomical Society, 191st AAS Meeting, #69.06; Bulletin of the American Astronomical Society, vol. 29, décembre 1997, p. 1315 [texte intégral] .
  19. (en) J. G. Hills, « Dynamical constraints on the mass and perihelion distance of Nemesis and the stability of its orbit », dans Nature, vol. 311, 18 octobre 1984, p. 636-638 [lien DOI] .
  20. http://www.meta-evolutions.de/pages/ssdc-oortsche-wolke.html
  21. (en) Orbite de la comète C/1992 J1 sur le site web JPL Small-Body Database Browser
  22. (en) Nuage d'oort sur le site web Solstation
  23. (en) Harold F. Levison, Luke Donnes, Encyclopedia of the Solar System, Academic Press, 2007 (ISBN 0120885891), « Comet Populations and Cometary Dynamics », p. 575-588 

Annexes

Articles connexes

Liens externes


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