Les bizarreries du système solaire

Présentation au sujet: "Les bizarreries du système solaire"— Transcription de la présentation:

1 Les bizarreries du système solaire
Une présentation du Cercle des Amateurs d’Astronomie –

2 Dans notre petit coin d’Univers que nous pensons bien connaître, bien des choses en fait paraissent étranges, même à ceux dont c’est la spécialité de s’occuper du Système solaire. Nous allons examiner quelques-unes de ces « bizarreries » diverses et variées, sans prétendre pour autant à l’exhaustivité. Mais d’abord, remettons-nous en mémoire les lieux du crime...

3 Avant de commencer... Voici de quoi nous allons parler : une étoile, le Soleil, autour de laquelle tournent de très nombreux astres, parmi lesquels les planètes, les planètes naines et les petits corps (astéroïdes et comètes). A noter que l’échelle des distances n’est pas respectée dans le schéma ci-dessus, et qu’il y manque la représentation de la ceinture principale d’astéroïdes (entre Mars et Jupiter) et de la ceinture de Kuiper (au-delà de Neptune). Plus loin encore se trouve le nuage de Oort, immense réservoir de comètes qui s’étend jusqu’à UA : plus de 2 AL.

4 Définitions < L’unité astronomique (UA) est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil ; elle est très voisine de 150 millions de km (1,5X108 km). L’orbite de la Terre étant peu excentrique ( beaucoup moins que sur ce schéma !), l’UA peut être assimilée au demi grand axe de cette orbite. L’année-lumière n’est pas une durée, mais une > distance : c’est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année terrestre. Elle équivaut environ à 9460 milliards de km (9,46X1012 km), soit UA.

5 SOMMAIRE Notre système : une exception ? Qui a écrit sur Mercure ?
Le système Terre – Lune : une rareté ! De l ’eau sur la Lune ! ? Des orbites bizarroïdes… D’étranges structures rocheuses sur Mars Pallas : une protoplanète au congélateur La couleur des astéroïdes Le lifting des géocroiseurs L’effet Yarkovsky On a observé une collision d’astéroïdes Astéroïde ou comète ? Un anneau géant autour de Saturne Pluton – Charon : le couple infernal Pluton a rougi le mystère de l’héliosphère L’anomalie Pioneer L’anomalie de survol des corps célestes Les « fantômes »  du système solaire La « loi » de Titius-Bode Les différentes « limites » de notre système

6 Notre système : une exception ?
Les disques protoplanétaires riches en gaz induisent des forces de frottement telles que les planètes gazeuses qui s’y forment sont freinées et donc se rapprochent de leur étoile sur des orbites très elliptiques, voire chaotiques (schéma de gauche) : ce sont les «Jupiter chauds ». Au contraire, les disques pauvres en gaz ne génèrent que des planètes atteignant au plus la taille de Neptune, elles aussi sur des orbites excentriques (schéma de droite). Ces schémas, ainsi que celui du milieu qui présente un disque propre à générer un système comparable au nôtre, sont le résultat de plusieurs centaines de simulations effectuées avec un groupe d’ordinateurs très puissants, à une échelle de calculs jamais atteinte jusqu’ici par Frederic A. Rasio, Edward W. Thommes et Soko Matsumura à l’université de Northwestern. Les trois scénarios de formation d'un système planétaire sur une période de 500 millions d'années. Au centre celui conduisant à un système ressemblant au nôtre. Ce serait l'exception d'après les nouvelles simulations. Crédit : Ed Thommes, University of Guelph, Canada

7 Un « X » sur Mercure ! Cette image qui fait 116 kilomètres de côté nous est proposée sur le site de la mission Messenger. Elle montre plusieurs alignements de petits cratères dont les deux plus importants se croisent perpendiculairement. Pour les géologues il s'agit de cratères secondaires qui ont été creusés par la retombée d'éjectas issus d'impacts violents qui se sont produits en dehors du champ de l'image.

8 Le système Terre-Lune : une rareté !
Notre Lune est un élément clé de la stabilité du climat sur Terre et donc de l’apparition de la vie. Pour évaluer la probabilité d’une vie extraterrestre, il faudrait connaître celle de la formation d’un couple Terre-Lune dans la Galaxie. D’après les données de Spitzer, elle serait faible ! Depuis les travaux de Jacques Laskar, on sait que l’axe de rotation de notre planète est stabilisé par la présence de la Lune. Sans elle, l’influence combinée des forces de marée du Soleil et des autres planètes dans le système solaire conduirait à des basculements et oscillations chaotiques de cet axe et le climat serait beaucoup moins stable à l’échelle géologique. Or, l’apparition d’une vie complexe et de l’intelligence semble peu probable si des périodes chaudes et glaciaires se succèdent fréquemment. Assez rapidement, les premiers modèles de formation du système solaire ont buté sur une explication satisfaisante de l’apparition d’une telle planète double. La situation a empiré avec les résultats ramenés par le programme d’exploration lunaire, quand la composition géochimique et la structure de la Lune ont été précisées. Toutefois, jointe à des simulations numériques, une hypothèse convaincante a tout de même fini par émerger de ces résultats au milieu des années 1970 avec les travaux de William K. Hartmann et Donald R. Davis et ensuite de A. G. W. Cameron et William R. Ward. D’après cette hypothèse, quelques dizaines de millions d’années après le début de la formation du système solaire, il y a 4,56 milliards d’années, une petite planète de la taille de Mars, Théia, serait entrée en collision avec la proto-Terre. Sous le choc, une partie du manteau terrestre aurait été arrachée et le noyau ferreux métallique de Théia se serait accrété avec celui de notre planète. Le point clé qui a été utilisé par les astronomes de Spitzer est qu'une grande quantité de poussières aurait été produite par cette collision. Nadya Gorlova, de l’Université de Floride, et George Rieke, de l’Université d'Arizona, ont alors eu l’idée de chercher si des étoiles âgées de 30 à 50 millions d’années étaient entourées par une quantité importante de poussière. A ce moment de leur histoire, et si ces étoiles possèdent un système planétaire, la plupart des planètes se sont déjà formées et la poussière encore présente en grande quantité ne devrait pouvoir s’expliquer que par une collision récente et importante entre deux planètes. Autour d'étoiles plus jeunes, en revanche, il doit rester encore beaucoup de poussière qui n’a pas été accrétée par les protoplanètes en formation, d’après les modèles analytiques et numériques. Sur les 400 étoiles étudiées avec Spitzer en infrarouge, une seule possédait une quantité de poussière suffisamment élevée pour qu'il soit possible d'affirmer qu’une collision avait probablement dû se produire entre deux planètes telluriques. En tenant compte de la durée moyenne de persistance de la poussière ainsi formée autour d’une étoile et de la fréquence possible d’une collision du type de celle ayant probablement créé le système Terre-Lune, les chercheurs en ont conclu que seuls 5 à 10 % des systèmes planétaires de la Galaxie devaient posséder une planète double. Toutefois, il s’agit de l’estimation la plus optimiste et la probabilité pourrait être bien plus faible. D’après Futura-Sciences.

9 De l’eau sur la Lune ! «Nous avons trouvé de l'eau et pas seulement un petit peu, mais des quantités importantes», s'est exclamé Anthony Colaprete, responsable scientifique de la mission LCROSS, qui a permis cette découverte. «Nous y avons trouvé l'équivalent d'au moins une dizaine de seaux de 7,5 litres d'eau», a-t-il précisé en ajoutant qu'il s'agissait des premiers résultats. C'est à la suite d'une mission menée en octobre par l'Agence spatiale américaine que des particules d'eau sous forme de glace et de vapeur ont été découvertes près du pôle sud de la Lune. La NASA a ciblé cette région après y avoir détecté d'importantes émanations d'hydrogène au début des années 2000, une observation qui pourrait s'expliquer par la présence de glace. Les chercheurs se sont alors penchés sur un cratère baptisé Cabeus situé dans une zone qui n'est pas exposée au soleil. Le 8 octobre, la NASA a propulsé une fusée de 2,3 tonnes dans le cratère. Une deuxième sonde, la LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite) a ensuite survolé le cratère pour y amasser de l'information sur les débris en suspension avant de s'écraser à son tour dans le cratère. C'est en analysant le nuage de poussière que les experts de la NASA ont découvert des particules d'eau. «Pour une organisation comme la NASA, qui songe à mettre sur pied des missions pour retourner sur la Lune et éventuellement y construire un établissement permanent, cela confirme que les pôles sont un bon endroit où aller, plutôt que là où on a envoyé les missions Apollo.», a expliqué Marc Jobin, astronome au planétarium de Montréal. Bien qu'il soit trop tôt pour conclure que de l'eau pourrait être extraite par de futurs astronautes, l'astronome pense qu'il s'agit d'un premier pas vers un retour sur la Lune.«Un cratère comme celui où l'on a découvert les traces d'eau serait un bon endroit pour s'établir, a-t-il expliqué. Si l'on est au sommet d'un cratère, au lieu d'être perpétuellement dans l'ombre, on a de la lumière pour faire fonctionner des panneaux solaires et en plus, éventuellement, en extraire de l'eau. Mais pour l'instant, la quantité trouvée est très négligeable.» M I S E A J O U R (22 octobre 2010) Dans l'un des six articles publiés vendredi dans la revue Science, l'équipe d'Anthony Colaprete confirme que le sol lunaire contient beaucoup d'eau. Dans le trou de 20 à 30 mètres de diamètre creusé dans le cratère Cabeus par l'étage de la fusée Atlas, lancé à plus de 9 000 km/h, la concentration moyenne de glace est de 5,6 %. Les instruments de la sonde LCROSS ont détecté pas moins de 155 kg d'eau sous forme de glace et de vapeur dans le panache soulevé par l'impact.

10 De l’eau sur la Lune !! (II)
Une nouvelle étude menée à la Carnegie Institution de Washington sème le trouble chez les scientifiques. Selon elle, le satellite naturel de la Terre pourrait contenir une quantité d'eau 100 fois plus importante que ce qu'avaient estimé les précédentes recherches menées sur le sujet. Les récentes missions lunaires avaient déjà mis en évidence la présence d‘eau gelée dans certains cratères à la surface du satellite, et de glace sous la couche de poussière grise recouvrant l'astre. Une nouvelle étude montre quant à elle qu'il pourrait y avoir assez d'eau à l'intérieur de la Lune pour recouvrir sa surface d'une mer d'environ un mètre de profondeur. "Pendant 40 ans, nous avons pensé que la Lune était aride" explique Francis McCubbin qui a conduit l'étude à la Carnegie Institution de Washington. "Nous avons trouvé qu'en réalité, la quantité minimum d'eau était comprise entre 64 parties par milliard et 5 parties par million - soit au moins deux ordres de grandeur de plus que les précédentes estimations". Pas d'emballement cependant : selon ce rapport, cette eau n'est pas directement accessible, car prisonnière des roches lunaires. Ce n'est donc pas encore demain que l'Homme ira s'approvisionner en eau sur la Lune.

11 De l’eau sur la Lune ? (III)
Deux études pour le moins contradictoires ! L'intérieur de la Lune contient cent fois plus d'eau qu'on ne le pensait jusqu'ici, et cette quantité est comparable à celle qui se trouve dans les profondeurs de la Terre, selon des travaux publiés aujourd'hui aux Etats-Unis. Cette découverte pourrait aussi changer la théorie qui prévaut concernant l'origine de l'eau gelée découverte dans des cratères situés près du pôle Sud de la Lune, ainsi que sur la formation du seul satellite naturel de la Terre. Les chercheurs ont découvert des molécules d'eau ainsi que d'autres éléments volatils à l'intérieur de magma prisonnier dans des obsidiennes, des petites billes de cristal volcanique, ramenées par des astronautes d'Apollo 17, dernière mission sur la Lune. "Ces échantillons de magma (éjecté des grandes profondeurs de la Lune par l'activité volcanique il y a plusieurs milliards d'années, ndlr) sont la meilleure mesure dont nous disposions pour évaluer la quantité d'eau à l'intérieur de la Lune", explique James Van Orman, professeur de géologie à la Case Western Reserve University (Ohio, nord), un des auteurs de cette communication. "L'intérieur lunaire semble être assez similaire à l'intérieur de la Terre quant à ce que nous savons sur l'abondance d'eau", ajoute-t-il. En fait, ces chercheurs ont trouvé dans le magma lunaire des concentrations d'eau et d'éléments volatils comme du fluor, du chlore et du soufre, quasiment identiques à ce qui a été mesuré dans du magma solidifié provenant des dorsales océaniques terrestres. Contrairement à de récentes études qui suggéraient que l'intérieur de la Lune puisse contenir plus d‘eau que ce que prévoyaient les scientifiques, une nouvelle analyse d'échantillons lunaires issus des missions Apollo de la NASA indique que la Lune est essentiellement dépourvue d'eau. Zachary Sharp et ses collègues ont trouvé en mesurant la composition d'isotopes du chlore dans les roches volcaniques lunaires que la gamme de ces isotopes présents était 25 fois plus étendue que celle des roches et minéraux terrestres ou de météorites. Le chlore étant très hydrophile, il est un indicateur extrêmement sensible des teneurs en hydrogène, et les chercheurs écrivent que si les roches lunaires avaient eu des niveaux en hydrogène proches de ceux sur la Terre, le fractionnement du chlore en isotopes aussi différents ne se serait jamais produit sur la Lune. Ces résultats permettent à Sharp et ses collègues de proposer que l'intérieur de la Lune est anhydre, comme l'avaient initialement proposé des scientifiques. Ils avancent que les récentes teneurs élevées en hydrogène calculées dans certains échantillons lunaires sont singulières et que ces derniers sont le produit de processus magmatiques les ayant fortement enrichis en éléments volatiles. Ils ne présentent cependant pas, selon Sharp et ses collègues, les valeurs élevées et variables en isotopes du chlore rapportées dans la majorité des roches lunaires. Techno-Science.net – 1er septembre 2010 A huit mois d’intervalle, ces deux études, portant toutes deux sur l’examen des échantillons rapportés par les astronautes des missions Apollo, aboutissent à des conclusions diamétralement opposées ! La vérité pourrait bien se situer à mi-chemin des ces deux avis pour le moins tranchés… AFP 26/05/2011

12 De l’eau sur la Lune !!! (IV)
Trop d'eau sur la Lune pour la mission chinoise Chang’e-3 Les observations en ultraviolet du futur rover de Chang'e-3 pourraient être faussées par des molécules en suspension au-dessus du sol et provenant de l'évaporation* de l‘eau. La découverte d’eau sur la surface de la Lune renforce son attrait pour y installer une base habitée mais elle laisse perplexe les scientifiques chinois qui planchent sur l’envoi d’un petit télescope ultraviolet embarqué sur le rover Zhonghua de Chang’e-3. Le lancement de cette mission est prévu en Des scientifiques chinois de l’Académie des sciences ont en effet calculé que la diffusion causée par des molécules d’eau vaporisées* dans la lumière du Soleil pourrait fausser les observations réalisées à partir de télescopes installés sur la Lune. Hydroxyle en excès Sur la Lune, l’eau s’évapore* sous l’effet de la lumière solaire. Les molécules sont alors brisées par les radiations ultraviolettes, formant de l'hydrogène et des molécules d'hydroxyle (OH). Ces chercheurs ont réévalué la quantité de ces hydroxyles au-dessus du sol lunaire et découvert qu'elle pourrait être deux à trois fois plus élevée que prévu. Concrètement, dans certaines longueurs d’ondes de l’ultraviolet, les observations sont vraisemblablement faussées. Ces nouvelles données pourraient avoir des conséquences sur le projet d’atterrisseur lunaire que la Chine envisage de lancer en 2013 avec la mission Chang’e-3. * En toute rigueur, il faudrait parler, non d’évaporation ou de vaporisation, mais de sublimation, car l’eau ne peut exister sous forme liquide sur la Lune… Carte de la distribution des molécules d’eau et des radicaux hydroxyle OH (bleu) tracée à partir des données fournies par l’instrument de la NASA Moon Mineralogy Mapper embarqué sur la sonde de l’ISRO Chandraayan 1. Crédit ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown University/USGS.

13 Des orbites bizarroïdes…
Orbites réelles de la Terre et de Cruithne Orbite de Cruithne vue de la Terre (en jaune) L’astéroïde (3753) Cruithne, et plus récemment encore l’astéroïde 2010 SO 16 (dont on pense qu’il escorte notre planète depuis au moins ans), se sont révélés des compagnons transitoires de la Terre. Ce ne sont pas des satellites : ils tournent autour du Soleil en partageant l’orbite de notre planète. Les mouvements respectifs des astres font que l’orbite de Cruithne vue de la Terre ressemble à un haricot, celle de 2010 SO 16 se rapprochant encore plus du fer à cheval. Ces astres sont sur une orbite qui ne leur permet pas d’approcher la Terre : Cruithne se tient au minimum à 0,1 UA ( de km), alors que 2010 SO 16 n’approche pas à moins de 50 fois la distance Terre-Lune (soit environ de km). Ce dernier pourrait être un résidu de la formation de la Lune. Orbite de 2010 SO 16 vue de la Terre

14 D’étranges structures rocheuses sur Mars
La roche martienne Chocolate Hill, partiellement recouverte d'une couche sombre, photographiée de près par Opportunity. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Cornell University Le rover martien Opportunity a découvert près du petit cratère Concepcion une étrange couche de matériau noir et grisâtre qui enduit le socle rocheux et qui s’infiltre dans ses interstices. Aidé de son bras mécanique, Le robot a examiné un échantillon de roche nommé «Chocolate Hill» («colline de chocolat »). Il est apparu que le rocher, excavé lors de la chute du bolide qui a creusé le cratère, était fait d’une superposition de couches de grès. Mais, fait surprenant, il est recouvert d'une couche, très dense, composée d'une accumulation de petites sphères bleues riches en fer, serrées les unes contres les autres. Ces sphères sont les fameuses «myrtilles» observées pour la première fois par Opportunity peu après son arrivée sur Mars en janvier Leur présence dans la couche dense, qui s'est insinuée dans les fractures de la roche, contredit l'hypothèse selon laquelle il s'agirait d'un matériau apporté de l'extérieur. Par contre, les astronomes étudient actuellement deux scénarios pour expliquer l’origine de cette couche. D'un côté, il est possible que les myrtilles aient été prises dans du matériau fondu par la chaleur de l'impact météoritique. D'un autre côté, ces mêmes myrtilles ont pu s'accumuler sur la roche et dans ses interstices, bien avant l'impact, transportées par de l'eau qui stagnait en quantité dans la région. Cette découverte pourrait permettre de mieux comprendre la chronologie de la géologie des terrains explorés par Opportunity car le cratère Concepcion est extrêmement jeune. Bien qu'il ne soit pas possible de le dater précisément, l'absence de toute érosion laisse penser qu'il n'a que quelques centaines à quelques milliers d'années «Ciel &Espace »  Philippe Henarejos et Aude Pétin, le 25 mars 2010

15 Pallas : une protoplanète au congélateur
Prise en 2007 par le télescope Hubble, une image de la surface de l’astéroïde Pallas a fini par parler. Elle révèle ce dont les planétologues se doutaient depuis quelque temps. Pallas est une protoplanète au congélateur, relique instructive des premiers temps de la formation du système solaire. Si l’on en croit un article publié dans Science par Britney E. Schmidt et ses collègues, Pallas, l’un des astéroïdes les plus gros du système solaire, recélerait de précieux indices. Selon eux, des images fournies par Hubble appuient l’idée que Pallas représente l’un des stades intermédiaires entre planétésimaux et planètes, miraculeusement conservé au congélateur cosmique depuis des milliards d’années. La résolution des images prises par le télescope Hubble en 2007, et dont le traitement et les analyses ont pris quelque temps, montre enfin quelques détails de la surface de Pallas. On distingue en particulier une dépression que l’on pourrait interpréter comme le vestige d’un cratère d’impact de grande envergure mais ancien. L’hypothèse la plus naturelle est qu’il s’agirait des restes de la collision d’un petit corps céleste avec Pallas. Rappelons que la taille de cet astéroïde est d’environ 500 kilomètres de diamètre et que sa masse représente environ 7% de la masse totale de la ceinture des astéroïdes entre Mars et Jupiter. Si cette hypothèse d’un ancien cratère d’impact se révélait exacte, d’autres images et des mesures spectrales plus fines pourraient peut-être révéler l’existence de strates montrant directement l’intérieur des couches supérieures de Pallas. On comprend aisément toutes les informations que l’on pourrait en tirer sur la genèse d’une protoplanète et les conditions qui régnaient dans le jeune système solaire en formation, probablement environ 5 millions d’années après le début du processus d’accrétion. Pallas n’est pas vraiment rond et ne peut donc être considéré comme une planète. Mais il n’est visiblement pas loin de l’être et les chercheurs pensent tout de même que, comme une planète et comme le suggèrent les observations, il a subi des évolutions. En particulier on observe des zones sombres et d’autres brillantes. Peut-être contenait-il suffisamment de chaleur lors de sa formation pour qu’un processus de différenciation s’y soit produit avec formation d’un noyau riche en fer et en nickel. On peut imaginer aussi que des épanchements magmatiques aient eu lieu à sa surface. A gauche, image de synthèse obtenue à partir des observations de Pallas par Hubble (à droite) Le cercle indique l’emplacement de la dépression qui pourrait être un cratère d’impact. Futura Sciences

16 La couleur des astéroïdes
« Il semble que les astéroïdes « bronzent » très rapidement », dit Pierre Vernazza. « Mais pas, comme nous, à cause d’une surexposition aux rayons ultraviolets, mais en raison des effets du puissant vent solaire ». On sait depuis longtemps que l’apparence de la surface des astéroïdes change avec le temps, mais les processus réels de cette « érosion spatiale » et les échelles de temps mises en jeu étaient toujours matière à controverse. « Les particules chargées à haute vitesse du vent solaire dégradent la surface d’un astéroïde à une vitesse surprenante », indique P. Vernazza. Ce sont les premiers moments d’exposition -le premier million d’années à cette échelle- qui causent la majorité du vieillissement des astéroïdes. Solar wind as the origin of rapid reddening of asteroid surfaces P. Vernazza, R. P. Binzel, A. Rossi, M. Fulchignoni & M. Birlan in Nature, 23 avril 2009

17 Le lifting des géocroiseurs
En passant dans le voisinage de la Terre, des astéroïdes profiteraient de l’influence de notre planète pour rafraîchir et rajeunir leur surface. Pour les astéroïdes, la vie est rude : vent solaire et rayons cosmiques les soumettent à rude épreuve et font très rapidement vieillir leur surface. Pour ceux qui veulent retrouver une nouvelle jeunesse, il existe une solution : passer à proximité de la Terre. Disons à une distance raisonnable (pour tout le monde!) d’environ huit fois le diamètre de la Terre. Une équipe de chercheurs français et américains vient en effet de montrer qu’à cette distance des forces de marées s’exercent sur ces astéroïdes géocroiseurs et réorganisent la surface de l’astéroïde. Des roches plus fraîches remontent ainsi à la surface. Cela explique pourquoi les géocroiseurs apparaissent souvent plus lumineux et plus clairs que ceux qui sont plus éloignés, comme dans la ceinture principale d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, par exemple. Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont étudié le spectre lumineux de 95 astéroïdes croisant dans le voisinage de la Terre. Après avoir reconstitué leur trajectoire sur ans, Richard Binzel (MIT/ Observatoire de Paris, INSU-CNRS), Alessandro Morbidelli (Laboratoire Cassiopée, INSU-CNRS, Université de Nice-Sophia-Antipolis, Observatoire de Côte d'Azur) et leurs collègues ont observé que les 20 plus ‘frais’ étaient passés près de la Terre, à une distance d’environ un quart de celle qui nous sépare de la Lune. Ces résultats, publiés cette semaine dans Nature, renforcent l’idée que beaucoup d’astéroïdes, notamment ceux qui ont un diamètre d’au moins 150 mètres, ne sont que des amas peu denses de cailloux, facilement modelables. Pour valider leurs résultats, les chercheurs entendent profiter du passage de l’astéroïde Apophis, qui ne sera qu’à km de la Terre environ en 2029. Cécile Dumas, Sciences et Avenir.com, 21/01/10 L’astéroïde Itokawa, photographié par la sonde japonaise Hayabusa. Cet astre est représentatif de ce que pourraient être des astéroïdes peu denses, amas de cailloux retenus ensemble par la seule gravité.

18 Effet Yarkovsky et effet YORP : définitions
L’effet Yarkovsky (I) Effet Yarkovsky et effet YORP : définitions L'effet Yarkovsky, du nom de l'ingénieur russe ayant prédit son existence, Ivan Osipovich Yarkovsky (1844–1902), est causé initialement par les différences de température à la surface d'un corps en rotation éclairé par une source lumineuse, comme le Soleil. La quantité de lumière émise par le corps se refroidissant n'étant pas la même sur toute sa surface, cela provoque alors une modification du mouvement de ce corps. Très faible, cet effet accumulé sur des millions d'années peut cependant être important pour de petits corps célestes de taille comprise entre 10 cm et 10 km. On appelle effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack, ou effet YORP, une conséquence spécifique de l'effet Yarkovsky, l'accélération de la vitesse de rotation sur lui-même d'un petit corps céleste. Effet Yarkovsky et effet YORP : modifications dont ils sont responsables On attribue à ces effets : - la modification de la vitesse de révolution des petits astres, avec pour conséquence la modification de leurs orbites ; c’est ainsi que des astéroïdes de la ceinture se sont transformés en géocroiseurs ; - l’accélération de la vitesse de rotation des astéroïdes, avec pour conséquence lointaine la dislocation de ces astres ; de nombreux astéroïdes binaires auraient cette origine ; - le rajeunissement de la surface des astéroïdes, par des éboulements comblant les cratères les plus petits ; - la réorganisation de certains astres (par exemple 2867 Steins), pouvant aller jusqu’à une modification de la forme.

19 L’effet Yarkovsky (II):
accélération de la rotation des astéroïdes par la lumière Lorsqu'un corps reçoit ou émet de la lumière, cela peut le mettre en mouvement. L'effet est très faible, bien sûr, mais néanmoins il existe. Si donc on considère un corps céleste, et en rotation, éclairé par le Soleil, son sol sera plus chaud en fin de "journée" qu'en début de "matinée". La quantité de lumière émise ne sera pas la même partout à sa surface et le calcul montre que sa rotation peut alors être lentement, mais sûrement, accélérée. C'est en fait à proprement parler l'effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack ou effet YORP. Le terme effet Yarkovsky désigne l'influence générale sur le mouvement d'un petit corps céleste de la quantité de lumière émise par sa surface avec des différences de température. En étudiant la réflectivité et la forme de 2000 PH5, l'équipe d'astronomes a pu construire un modèle informatique intégrant l'effet YORP. L'évolution de la vitesse de rotation a été exactement ce à quoi ils s'attendaient, validant ainsi leur modèle. En utilisant celui-ci, ils ont arrivés à la conclusion que, dans 35 millions d'années, ce n'est pas en douze minutes mais en 20 secondes que l'astéroïde tournera sur lui-même ! Cette vitesse est critique pour un tel objet, il pourrait alors se fragmenter en deux parties sous l'action de sa propre force centrifuge ! C'est une bonne façon d'expliquer les cas d'astéroïdes en couple. Plus généralement, sur de longues périodes, des conséquences de l'effet Yarkovsky devraient se faire sentir sur l’orbite même de l'astéroïde. Appliqué à d'autres corps, de tailles similaires et orbitant entre Mars et Jupiter, il pourrait même les transformer en géocroiseurs! Futura Sciences

20 L’effet Yarkovsky (III) :
l’astéroïde (2867) Steins observé par Rosetta Les images rapprochées de (2867) Steins, obtenues avec l'instrument OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) sur Rosetta, ont fourni des nouvelles mesures approfondies des propriétés physiques de cet astéroïde de la ceinture principale. Steins se révèle être un entassement de gravats peu cohérent dont la forme en diamant a été façonnée par l'effet YORP. C'est la première fois que cet effet est vu dans un astéroïde de la ceinture principale. Les résultats sont rapportés par H. Uwe Keller et ses collègues dans l'édition du 08 Janvier 2010 du magazine Science. Les observations de l'astéroïde Steins ont été obtenues au cours du survol de Rosetta le 5 septembre L'approche au plus près de l'astéroïde a eu lieu à 18h38 UTC à une distance de 803 kilomètres. Environ 60% de la surface a été résolu au cours du survol fournissant un ensemble unique d'images à partir desquelles un certain nombre de propriétés physiques importantes peuvent être déduites. On connaissait peu de choses au sujet de l'astéroïde (2867) Steins quand il a été choisi au début de 2004 comme l'une des cibles pour un survol au plus près au cours de la mission de Rosetta. A ce moment, il a été classifié comme un astéroïde de type E sur la base de son spectre visuel et en proche infrarouge et de son albedo élevé. Plus tard, les observations au sol ont estimé un diamètre d'approximativement 4.6 kilomètres et ont déterminé une période de rotation d'environ 6 heures. Les nouvelles images d'OSIRIS montrent que Steins est un corps aplati aux pôles, ressemblant à un brillant diamant, avec des dimensions de 6.67 x 5.81 x 4.47 km. Sa surface est essentiellement couverte de cratères peu profonds avec certains cratères plus grands parsemés de plus petits. L'analyse des cratères d'impact indique un déficit de petits cratères (ceux avec un diamètre de moins de 0.5 kilomètre) que Keller et ses collègues attribuent à une réorganisation de la surface résultant de l'effet Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP). L'effet aurait provoqué des éboulements qui auraient causé le comblement des cratères plus petits. C'est la première fois que l'effet YORP est vu dans un astéroïde de la ceinture principale. (d’après Techno-Sciences.net)

21 On a observé une collision d’astéroïdes
Le 6 janvier 2010, un télescope détectait ce qui semblait être une comète. L'instrument est dédié au projet Linear (pour LIncoln Near-Earth Asteroid Research), visant à repérer le plus rapidement possible les astéroïdes susceptibles de s'approcher de la Terre. Les instruments du réseau Linear photographient chaque zone céleste cinq fois par nuit pour y repérer le déplacement des astéroïdes par rapport aux étoiles fixes et en calculer la trajectoire. L'opération, menée depuis 1996, a déjà permis de détecter plus de objets mobiles, principalement des astéroïdes et quelques comètes. L'objet repéré en janvier présentait une apparence cométaire avec une longue queue rectiligne et se voyait attribuer le doux nom de P/2010 A2, une dénomination généralement réservée aux astres chevelus. Pourtant certaines singularités, en particulier des filaments en forme de X à l'arrière de ce qui semblait être un noyau cométaire, laissaient les astronomes perplexes. D'autre part aucun gaz habituellement présent dans une queue de comète n'était détectable. Les scientifiques ont donc utilisé le télescope spatial Hubble pour y voir plus clair. Les images prises par cet instrument ont confirmé une hypothèse qui avait été avancée avec prudence : la queue cométaire observée est en fait le résultat de la collision de deux corps qui croisaient entre Mars et Jupiter, à 140 millions de kilomètres de nous, dans ce qu'on appelle la ceinture d'astéroïdes. Cette ceinture contient plusieurs centaines de milliers d'objets dont la taille varie du grain de sable jusqu'à des astres de quelques centaines de kilomètres de diamètre. Sorte de relique des origines du système solaire, cette région subit des effets de résonance orbitale avec Jupiter qui ont empêché la formation d'une planète par accrétion de tous ces astéroïdes. La rencontre des deux astéroïdes s'est traduite par un choc frontal à la vitesse de 5 kilomètres par seconde, qui a laissé un objet d'environ 140 mètres de diamètre, suivi d'une traînée de poussières et de graviers arrachés lors de l'impact. L'astéroïde chauffard a quant à lui été retrouvé dans les parages de la traînée sur des images réalisées avec le Gran Tecan, le télescope géant des Îles Canaries. C'est la première fois que les astronomes observent la collision entre deux astéroïdes. D’après Futura Sciences

22 On a observé une collision d’astéroïdes (II)
Le 11 décembre 2010, la luminosité d’un astéroïde, (596) Scheila, était deux fois plus intense que prévu, et l’objet semblait entouré par un halo rappelant l’aspect d’une comète L’astéroïde 596 Scheila fait environ 113 kilomètres de diamètre et il tourne sur lui-même en un peu moins de 16 heures. Seulement trois jours après les observations faites par le CSS, c’est au tour de Swift de tourner son regard ultraviolet et optique vers Scheila. Mobilisé à son tour, le télescope Hubble confirmait qu’il y avait bien deux panaches de poussières et de petites particules s’élevant de la surface du petit corps céleste, poussés par la pression de la lumière du Soleil. D’après les chercheurs ayant conduit les deux observations avec les télescopes, la meilleure explication est qu’entre le 11 novembre 2010 et le 3 décembre 2010, un petit corps de 35 mètres de diamètre est entré en collision à la vitesse de 5 km/s avec 596 Scheila. Les simulations d’impacts laissent penser qu’il ne s’agissait pas d’une collision frontale mais bel et bien d’une collision selon un angle de 30°, sans quoi deux panaches n’auraient pas été observés. Plus de tonnes de poussières, soit deux fois la masse de l’Empire State Building, auraient alors été éjectées du fait de l’énergie cinétique de l’impact. Selon les chercheurs, des collisions comme celles que l'on observe maintenant se produisent peut-être chaque année dans la ceinture d’astéroïdes.

23 Astéroïde ou comète ? La ressemblance entre l’astéroïde Itokawa et le noyau de la comète Hartley 2 est vraiment frappante : même structure bilobée, comme si l’astre avait été double et s’était soudé (ou bien comme s’il était en train de se séparer…), même alternance de secteurs rocailleux et de zones lisses et poussiéreuses ; il semble bien difficile, en voyant ces images, de supposer une nature et une origine distinctes, au moins pour ces deux astres. La comète Hartley 2 vue par EPOXI (ex Deep Impact) L’astéroïde Itokawa vu par Hayabusa

24 Un anneau géant autour de Saturne
Des astronomes américains ont découvert autour de Saturne le plus grand anneau du système solaire, invisible depuis la Terre, grâce au télescope spatial Spitzer, selon leurs travaux rapportés mercredi dans la revue Nature. Cet anneau dépasse par sa taille les plus grands anneaux connus du système solaire, mais sa densité est beaucoup plus faible. Très peu dense et très froid, il n’est décelable qu’en infra-rouge. L'équipe d'astronomes autour d'Anne Verbiscer de l'université de Virginie l‘a découvert en février en pointant Spitzer sur Phoebé, dont le diamètre n'est que de 214 kilomètres, et son proche environnement. Le plan de cet anneau est incliné de 27 degrés par rapport à l'anneau principal de Saturne. «L'essentiel du matériel s'étend sur environ 12 millions de kilomètres à partir d'une distance de 6 millions de kilomètres de la planète» Saturne, précise un communiqué du Jet Propulsion Laboratory de la Nasa. «Phoebé évolue à l'intérieur de cet anneau et constitue la source probable de son matériau», poursuit le communiqué. Son existence pourrait par ailleurs expliquer l'apparence bicolore, noire et blanche, d'une autre lune de Saturne, Japet. «Des particules de l'anneau d'une taille inférieure à quelques centimètres migrent lentement vers l'intérieur et beaucoup d'entre elles finissent sur la face visible et sombre de Japet», estiment les auteurs de l'étude dans Nature. Selon une autre théorie, la face visible de Japet, chauffée par le Soleil, serait noire suite à l'évaporation de la glace qu'elle contenait, l'eau gelée s'étant accumulée sur sa face cachée, par conséquent plus claire. Agence France-Presse Paris

25 Pluton-Charon : le couple infernal
Charon et Pluton tournent l'un autour de l'autre en 6,387 jours. Les deux objets sont en rotation synchrone et présentent toujours la même face tournée vers l'autre. La distance moyenne entre les deux est de 19 570 km. On pense que Pluton et Charon sont deux corps qui sont rentrés en collision avant de se placer en orbite l'un autour de l'autre. La collision aurait été suffisamment violente pour évaporer les glaces volatiles comme le méthane, mais pas assez pour briser les objets. Le barycentre du système Pluton-Charon est situé en dehors des deux corps. Puisqu'aucun des deux objets ne tourne réellement autour de l'autre, et comme ils sont comparables en termes de masse, il a été avancé que Charon ne peut pas être considéré comme un satellite de Pluton, mais que l'ensemble forme une planète naine double. En 2006, lors de la tentative de définition précise du terme « planète » par l’Union Astronomique Internationale, il fut proposé qu'une planète soit définie comme un corps orbitant autour du Soleil et suffisamment grand pour être de forme globalement sphérique. Selon cette proposition, Charon aurait été considéré comme une planète, puisqu'un satellite aurait été explicitement défini comme tournant autour d'un barycentre situé à l'intérieur du corps principal. Dans la définition finale, Pluton fut reclassé comme planète naine, mais la définition formelle d'un satellite ne fut pas décidée, laissant le statut de Charon indéterminé. Pluton et Charon sont accompagnés de deux petits satellites, nommés Nix et Hydra. En juillet 2011, un quatrième satellite, provisoirement dénommé S/2011 P1 (ou parfois P4), a été découvert ; il gravite autour de Pluton entre les orbites de Nix et d’Hydra.

26 Pluton a rougi Pluton a changé d'aspect, en rougissant et en modifiant sa calotte glaciaire, d'après les observations du télescope Hubble. Les spécialistes de l'astronomie ont été surpris de cette prise de couleur de la planète naine. Des photos récemment publiées, envoyées par le télescope de l'espace, indiquent que Pluton est nettement plus rouge que lors des décennies précédentes. Pour l'amateur, ce n'est qu'une teinte jaune-orange, mais les astronomes considèrent qu'il est environ 20% plus rouge qu'autrefois. Les images renvoyées par Hubble montrent aussi que l'azote gelé à la surface de l'astre lointain s’étend ou se rétracte, selon les endroits. La glace est devenu plus brillante au nord, et plus sombre au sud. Les observateurs en concluent que Pluton change plus rapidement que d'autres corps célestes du système solaire dont ils suivent les variations. "C'est un peu surprenant de voir que ces changements se produisent si vite et avec autant d'ampleur" souligne Marc Buie, astronome au Southwest Research Institute, à Boulder, Colorado. Selon lui, "c'est sans précédent". Entre 1954 et 2000, Pluton n'avait pas varié de couleur, d'après les photos prises depuis la Terre. Mais depuis peu, l'astre évolue. Pour Marc Buie, le rouge a progressé de 20 à 30% jusqu'en 2002, la date des derniers clichés disponibles, avant de se stabiliser. Pluton n'atteint tout de même pas le niveau de rouge de Mars, qui reste la planète rouge du système solaire. Pourquoi ce rouge? L'expert l'attribue au méthane, composé d'hydrogène et de carbone. Les molécules d'hydrogène sont frappées par les vents solaires et d'autres turbulences, qui libèrent du carbone à la surface de Pluton. C'est ce qui produit les couleurs rouge et noire. Mais pourquoi la couleur change si vite, l'astronome ne le sait pas. Il a hésité plusieurs années à l'annoncer, craignant de se méprendre. Pourtant, comme la couleur de la lune de Pluton, Charon, n'a pas varié, la nouvelle pigmentation de l'astre nain ne peut pas être due seulement à une erreur instrumentale. Par ailleurs, il fait un froid inhumain sur cet astre. Aux points les plus brillants, la température serait de moins 230 degrés Celsius, et selon Marc Buie, aux points les plus sombres, elle est probablement de 17 degrés de plus (-213°C). Enfin, Pluton met 248 ans a effectuer une rotation autour du Soleil, ce qui ne facilite pas le travail des chercheurs.

27 Le mystère de l’héliosphère (I)
Quelques définitions Héliosphère : zone où se font sentir les effets du vent solaire. Choc terminal : limite à partir de laquelle des particules supersoniques du vent solaire sont ralenties à des vitesses subsoniques par le milieu interstellaire. Voyager I et Voyager II ont franchi cette limite à plusieurs reprises, ce qui indique une fluctuation de la distance en fonction de l’activité solaire. Héliopause : limite d’efficacité du vent solaire. Héliogaine : zone comprise entre le choc terminal et l’héliopause. Onde de choc (sur le schéma) : effet de la rencontre du milieu interstellaire avec l’héliopause. Le problème des distances La distance de l’héliopause n’est pas connue avec précision ; on peut l’évaluer en se servant des sondes Voyager. Celles-ci se déplacent à raison d’environ 3 UA par an ; Voyager I est entré dans l’héliogaine en 2005, à 93 UA, et est censé atteindre l’héliopause d’ici 2020, donc à 138 UA du Soleil.

28 Le mystère de l’héliosphère (II)
L’héliosphère, c’est cette « bulle » générée par le vent solaire qui entoure notre système ; le satellite IBEX (Interstellar Boundary EXplorer), observant cette bulle jusqu’à l’héliopause (la limite de l’influence du Soleil), a renvoyé cette image qui laisse les spécialistes perplexes : on s’attendait à ce que les atomes neutres se manifestent par un dégagement d’énergie, et c’est bien le cas ; mais on pensait observer plutôt une forme vaguement circulaire, et non ce ruban qui barre le ciel observé par le satellite. Il s’agit de la manifestation de l’énergie dégagée par des atomes énergétiques neutres issus de la rencontre entre le vent solaire et le milieu interstellaire: hydrogène, oxygène et hélium, qui voyagent dans le système solaire depuis l’héliopause. Reste à comprendre ce qui provoque cette forme de ruban, qui ne correspond pas aux modèles de l’héliosphère en vigueur actuellement. Il pourrait s’agir de l’action du champ magnétique qui existe aussi dans ces régions avec les atomes situés à la frontière de l’héliosphère. Le ruban qui traverse la carte d'IBEX, entre les deux points étudiés par les sondes Voyager (V1 et V2). (SwRI)

29 Le mystère de l’héliosphère (III)
Les sondes Voyager résolvent une énigme de notre banlieue interstellaire Grâce aux données fournies par les sondes Voyager, en train de sortir du système solaire, une énigme astrophysique est en passe d'être résolue : celle de la stabilité du nuage interstellaire local à travers lequel fonce notre système solaire. Le champ magnétique local y est plus intense que prévu, protégeant le nuage du souffle des supernovae. Les astrophysiciens savent depuis longtemps que notre système solaire est plongé dans un nuage d’hydrogène et d’hélium d’une trentaine d’années-lumière de diamètre et porté à une température comparable à celle de la surface du Soleil, c'est-à-dire kelvins. Or, ils savent aussi que ce nuage interstellaire local (ainsi l’appelle-t-on) est lui-même plongé dans une série de bulles de gaz coronal portées à des températures de plusieurs millions de degrés. Ce sont les restes des explosions de plusieurs supernovae datant d'une dizaine de millions d’années environ. Ces observations sont paradoxales. En effet, le souffle des explosions des supernovae aurait dû volatiliser le nuage local depuis longtemps. Comment expliquer sa remarquable stabilité ? En faisant intervenir de la matière noire comme pour le gaz intergalactique entourant les amas de galaxies ? Une explication bien plus probable et qui plus est directement soutenue par des observations vient d’être avancée dans un article de Nature par un groupe de chercheurs utilisant les données sur les champs magnétiques mesurées par Voyager 1 et surtout Voyager 2 dans leur périple au-delà de l’héliopause de notre système solaire. Contrairement à ce que l’on pensait, le nuage local est particulièrement magnétisé par un champ dont l’intensité dépasse les 4 microgauss (celui de la Terre est de l’ordre de 0,5 gauss, c'est-à-dire 50 microteslas). Il y a donc une densité d’énergie magnétique qui peut s’opposer à la pression exercée par les bulles de gaz coronal chaud des supernovae ayant explosé récemment dans le voisinage du nuage local. Le diamètre de la bulle locale entourant le système solaire est d'environ 650 années-lumière. Elle est située dans le bras d’Orion de la Voie lactée et il est probable qu’elle a été laissée par la supernova à l’origine du pulsar Geminga. La pression exercée par le nuage local est compensée par celle de l’héliosphère solaire et l’influence du champ magnétique du Soleil. Cette découverte implique donc que la taille de l’héliosphère pourrait changer de façon substantielle lors de son voyage autour du bulbe de la Voie lactée et ses collisions avec d’autres nuages interstellaires fortement magnétisés. Ces nuages pourraient en effet l’être plus que l’on ne le pensait jusqu’à maintenant puisqu’on a l’exemple même du nuage local. Or les limites de l’héliosphère influencent le flux de rayons cosmiques bombardant le système solaire. On pourrait donc s’attendre à des surprises dans le futur, ou inversement dans l’histoire passée du système solaire.

30 11/04/2011 - L’anomalie de Pioneer résolue ?
L’anomalie Pioneer Lancée en 1972, la sonde Pioneer 10 a pris du retard en se rendant aux confins de l'Univers. Sur 30 ans, elle a pris km de retard. Un freinage minuscule: un nanomètre par seconde au carré. L'accélération gravitationnelle est de 10 mètres par seconde au carré. C’est donc un freinage dix milliards de fois plus faible que l’accélération gravitationnelle. Il n'en reste pas moins qu'à cause de ce freinage, la sonde est à km de là où elle devrait être. En compilant trente-quatre ans de données sur les vols des sondes, on devrait pouvoir découvrir l'axe de la force qui freine les Pioneer et, partant, l'origine de cette force. Si elle est : 1.  dirigée vers  le Soleil, les scientifiques auront découvert ni plus ni moins une faille de la gravité et de la relativité générale; 2.  dirigée vers la Terre, c’est que l’anomalie Pioneer est en fait un artefact de communication radio; 3.  dirigée sur son axe de trajectoire, alors c’est qu’il s’agit d’un effet imprévu de freinage imposé par le milieu spatial, ou de causes internes à la sonde; 4.  dirigée dans l’axe de rotation, ceci indiquerait qu’il y a eu un défaut interne à bord de la sonde, du type fuite, ou rayonnement. En 1998, ramassant dans une publication quelque vingt années d’enquête, la Nasa se décide enfin à partager ses découvertes et ses interrogations, révélant à la communauté astronomique et spatiale « l’anomalie Pioneer » dont elle n’avait jamais publiquement évoqué l’existence. Leur article détaille une à une les possibles sources de perturbations susceptibles d’expliquer le mystérieux ralentissement des Pioneer. Tout est passé au crible. Pour finir par cette conclusion lapidaire : « Nous n’avons pas trouvé la cause de l’anomalie Pioneer. » d’après Science & Vie, Une sonde défie l’espace et le temps, janvier 2007, pp ) Mise à jour 11/04/ L’anomalie de Pioneer résolue ? ( L'anomalie de Pioneer, ce ralentissement inattendu des sondes Pioneer 10 et 11 découvert en 1998, serait due à leur propre rayonnement thermique... Une modélisation de la façon dont ce rayonnement est émis et se réfléchit sur la grande parabole des deux engins spatiaux montre qu'il correspond à l'infime freinage mesuré (~10-9 m/s2). Mais d’autres études sont en cours (octobre 2011), qui montreraient que le freinage s’est fait sentir bien avant 1998, et qu’il aurait été 25% plus intense 10 ans plus tôt...

31 L’ anomalie de survol des corps célestes
La sonde NEAR survolant Eros (vue d’artiste) Les spécialistes de la gravitation ont remarqué que lorsque les sondes Galileo, Near, Cassini et Rosetta ont frôlé la Terre, afin que notre planète, servant de fronde gravitationnelle, les redirige vers leur destination finale, elles avaient toutes gagné une vitesse supérieure aux prévisions !  C’est ce qu’ils appellent « l’anomalie de survol ». La plus grande anomalie a été enregistrée pour NEAR, dont la vitesse a dépassé de 13 millimètres par seconde la valeur calculée. Cette différence est beaucoup plus grande que les erreurs de mesure prévues.

32 Les « fantômes » du système solaire
Vulcain En 1846, Urbain le Verrier découvre par le calcul, concurremment avec John C. Adams, la planète Neptune : c’est le triomphe de la mécanique céleste. Il essaie d’appliquer ces lois à l’avance du périhélie de Mercure, déjà bien connue, et postule l’existence d’une planète intramercurielle, qu’il nomme Vulcain. L’astronome amateur Edmond Lescarbault annonce avoir observé le transit de Vulcain devant le Soleil. Aujourd’hui, nous savons que Vulcain n’existe pas, et que les anomalies de Mercure s’expliquent par la relativité générale. Perséphone Des anomalies dans l’orbite de Neptune, ajoutées à celles qui peuvent subsister dans celle d’Uranus, amènent à postuler, à la fin du XIXe siècle, l’existence d’une planète transneptunienne : la planète O de Pickering, la planète X de Lowell… Pluton, découverte en 1930 par Tombaugh, s’avère vite très insuffisante pour expliquer les anomalies constatées. Avancée plus tard, l’hypothèse Perséphone fait état d’une planète située dans le nuage de Oort, en révolution dans le sens rétrograde, d’une masse entre 1 et 13 masses joviennes… Hélas, les « anomalies » de Neptune et Uranus se sont avérées des erreurs, et il n’est nul besoin d’une planète massive supplémentaire. Némésis Il s’agit ici d’une étoile faible – ou d’une naine brune – qui accompagnerait le Soleil, formant avec celui-ci un système binaire à très longue période. Cette hypothèse a été avancée pour expliquer une périodicité dans les extinctions massives des espèces terrestres que l’on avait cru déceler (et qui est aujourd’hui très controversée). Un tel corps, pour provoquer les effets invoqués, devrait s’approcher du Soleil à moins d’une demi-année lumière, ou alors avoir une masse significativement plus élevée que 0,6 masse solaire : dans l’un ou l’autre cas, l’astre n’aurait pu manquer d’être observé… Exit notre troisième fantôme !

33 Les « fantômes » du système solaire (II)
Tyché, la planète hypothétique Les astronomes américains John Matese et Daniel Whitmire, de l’université de Louisiane, viennent (mai 2011) de publier une modélisation selon laquelle une planète massive orbiterait dans le nuage de Oort, avec une période de 2 millions d’années et à une distance de 15 000 UA. « Dès 1999, nous avons montré qu’il y a un aspect inhabituel dans les motifs des orbites de 20% des comètes qui semblent venir du nuage de Oort […], explique John Matese. Pour nous, ces comètes ont typiquement des orbites modifiées par la gravité d’une masse distante, qui les amène à se rapprocher du Soleil. […]Nous avons démontré que ce mécanisme […] est compatible avec la présence d’un compagnon du Soleil de la masse de Jupiter et orbitant dans le nuage de comètes. » Les astronomes américains se défendent de ressusciter l’hypothèse Némésis, indiquant que les éléments de leur planète sont très différents de ceux attribués à cet astre. Ils ont baptisé leur candidate planète Tyché ; or, Tyché, « chance », est la sœur de Némésis, «  vengeance »… Il est clair que si cette planète existe, elle ne peut s’être formée aussi loin du Soleil, où il n’y a jamais eu suffisamment de matière pour générer un astre de cette masse ; on peut conjecturer que Tyché vient de l’environnement d’une autre étoile, et a été capturée par notre système à une époque où les étoiles étaient plus proches les unes des autres dans le groupe où s’est formé le Soleil D’après Sciences et Avenir, mai 2011

34 La « loi » de Titius-Bode (I)
La répartition des planètes dans le système solaire semble suivre une règle que Titius, puis Bode vont tenter de formuler. A cette époque, c’est Saturne qui marque les confins du système, mais Bode ira jusqu’à prédire la présence d’une autre planète... qu’il nomme Uranus ! La « loi » de Titius-Bode (I)

35 La « loi » de Titius-Bode (II)
Titius divise la distance Soleil-Saturne en 100 unités. Il place Mercure à l’unité 4 ; il ajoute à ce nombre la suite arithmétique 3, 6, 12, 24, 48, 96 et obtient donc les positions 4, 7, 10, 16, 28, 52 et 100. En divisant ces valeurs par 10, on trouve la distance en UA de : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, un vide, Jupiter, Saturne. Le vide à 2,8 UA fait supposer à Titius qu’il existe à cet endroit une planète non encore observée. Johann Daniel Titius Reformulée une première fois, la loi de Titius-Bode devient : Rn = 0,4 + (0,3X2n) où Rn est le rayon de l’orbite de la planète n, exprimé en unités astronomiques, avec des valeurs de n égales à moins l’infini pour Mercure, zéro pour Vénus et un pour la Terre. Johann Bode Il énonce une loi de répartition arithmétique des orbites des planètes dans le système solaire. Il postule l’existence d’une planète entre Mars et Jupiter. Il reformule la loi de Titius et prévoit l’existence d’une 7e planète qu’il nomme Uranus. Celle-ci sera découverte en 1781 par William Herschel. Après les découvertes de Neptune et Pluton, la formule évolue encore ; elle s’énonce ainsi : Rn = Ro X k puissance n où Ro est le rayon de l’orbite de la planète de rang o ; k vaut 1,7 pour le système solaire. Mais même ainsi, la position observée de Pluton et même celle de Neptune ne cadrent pas avec la « loi ». Aujourd’hui, on constate que la mystérieuse relation découle directement du modèle communément accepté du disque protosolaire (modèle dit « invariant d’échelle ») : elle en est une conséquence et non une cause. Mise à jour (août 2010) : La répartition des cinq (et peut-être sept) exoplanètes du système de HD semble suivre la loi de Titius-Bode : preuve supplémentaire de la validité du modèle de formation du disque protosolaire.

36 Les différentes « limites » de notre système (I)
La ceinture de Kuiper La plupart des auteurs s’accordent pour situer la limite interne de la ceinture de Kuiper à 30 UA du Soleil, c’est-à-dire juste après l’orbite de Neptune. Là où les avis divergent fortement, c’est pour la limite extérieure : si certains la fixent à 55 UA, d’autres la voient à 100 UA, voire au contact du nuage de Oort ! Mais il faut savoir ce que l’on nomme précisément «ceinture de Kuiper » ! La limite de 55 UA correspond à l’extérieur de ce que l’on appelle le « disque froid » - en gros les cubewanos*. Au-delà se trouvent les objets « épars » et les objets « détachés », qui constituent le « disque chaud ». En bref, tout dépend de la définition qu’on donne de la ceinture… L’ambiguïté vient du fait qu’il n’existe pas de consensus sur cette définition ; nombre de spécialistes considèrent que la ceinture proprement dite s’arrête après les objets classiques (disque froid), soit à 55 UA, et que les autres objets, ceux du disque chaud, ont autrefois fait partie de la ceinture, mais sont maintenant, soit dispersés, soit détachés, et donc en sont sortis. Pour les autres, la limite précise de la ceinture est inconnue ; on peut même envisager qu’il n’y en ait point, et qu’il n’existe pas de solution de continuité entre elle et les nuages de Hills et de Oort. On remarquera simplement que, à partir de cette limite de 55 UA, qui semble bien correspondre à une réalité physique, la densité d’astres décroît rapidement avec la distance, et il apparaît qu’il ne s’agit pas d’un biais observationnel. Par ailleurs, certains objets détachés atteignent des distances importantes à leur aphélie : le record est actuellement détenu par 2006 SQ 372, qui s’éloigne jusqu’à 2005 UA ; nul doute que ce record sera bientôt battu… * d’après le nom de 1992 QB1 Schéma extrait de l’ouvrage « Aux confins du système solaire », par Alain Doressoundiram et Emmanuel Lellouch

37 Les différentes « limites » de notre système (II)
L’ héliopause La limite de l’héliosphère, cette « bulle » de vent solaire qui entoure notre système, n’est pas connue avec précision ; elle serait bien plus proche de nous dans le sens du déplacement de notre système, et se trouverait à une centaine d’UA. Mais les données que continuent de nous fournir Voyager I et II semblent montrer que cette limite est fluctuante, fonction de l’intensité du vent solaire et de la densité des particules interstellaires rencontrées. Il semblerait aussi que l’on rencontre dans ces régions un champ magnétique plus intense que prévu… Le nuage de Oort La partie intérieure de cette sphère, le nuage de Hills, est censée commencer autour de 1000 UA du Soleil, et le nuage de Oort proprement dit pourrait bien s’étendre à plus de UA, soit plus de 2 AL… Si c’est bien le cas, et si les étoiles les plus proches sont elles aussi entourées d’un tel nuage, alors ils sont pratiquement en contact ! Malheureusement, tout ceci est encore du domaine de la spéculation ; on n’a pas encore observé, ni notre propre nuage de Oort, ni celui d’une autre étoile. Ce n’est encore pour l’instant qu’une théorie commode pour expliquer ce que l’on constate avec les comètes à longue période.

38 Les différentes « limites » de notre système (III)
Alors, où s’arrête notre système ? -à la dernière planète, Neptune : 30 UA ? -à la fin du disque froid de la ceinture de Kuiper : 55 UA ? -à l’héliopause : environ 100 UA ? - À l’aphélie de 2006 SQ 372 : 2005 UA ? -à l’extrémité du nuage de Oort : environ UA ? OU PLUS LOIN ENCORE ??? Tout près de chez nous, les trois étoiles du système du Centaure, Alpha a et b et Proxima, gravitent plus ou moins autour de 4 AL du Soleil, c’est-à-dire que si elles aussi sont entourées d’un nuage comparable à notre nuage de Oort, nos systèmes sont en contact ! Peut-être même échangent-ils parfois des comètes…

39 Cercle des Amateurs d’Astronomie
FIN Cercle des Amateurs d’Astronomie