Paul M. Sutter est astrophysicien à l’Université d’État de l’Ohio, animateur de Ask a Spaceman et Space Radio, et auteur de Your Place in l’univers. Sutter a contribué à cet article aux voix d’experts de Space.com: Op-Ed & Insights.
De temps en temps Une nouvelle comète pénètre dans le système solaire interne, naviguant depuis les profondeurs insondables et inexplorées de l’espace. Typiquement un mile ou deux à travers la glace et la saleté, elle a jusqu’à présent vécu une vie plutôt calme, en orbite paresseusement autour du soleil bien au-delà de ses cousins planétaires. Mais maintenant, alors qu’elle crie vers l’intérieur vers le soleil, la comète étend une queue d’un million de kilomètres de gaz et de poussière évacués alors que son corps commence à se séparer des forces inattendues.
Si elle Heureusement, la comète finira sa vie rapidement, plongeant directement dans le soleil et se désintégrant en poussière. S’il n’a pas de chance, il survivra à son premier passage à travers le système solaire interne, répandant une traînée de débris derrière lui. Et puis il reviendra. Et encore. À chaque passage, plus tortueux les uns que les autres, il perd une partie d’elle-même, diminuant orbite après orbite jusqu’à ce qu’elle s’évapore ou reste bloquée en orbite, inerte et morte.
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Les comètes vivent des milliards d’années dans un isolement bienheureux, et nous ne les voyons que lorsqu’elles « sont proches… ce qui signifie que nous ne les suivons que dans leurs derniers moments tragiques.
Mais où sont nées ces comètes? Où vivent-ils? Comment trouvent-ils leur chemin vers un destin ardent au cœur du système solaire?
Histoire d’origine
Pour le comprendre, il est utile que nous ayons eu quelques millénaires d’observation de comètes sur lesquelles puiser. Et à partir du début des années 1700, nous savions que certains les comètes réapparaissent sur des cycles réguliers et fiables – grâce aux applications géniales de Sir Edmund Halley de la nouvelle théorie de la gravité universelle de Newton. Après suffisamment d’observations, il est assez simple d’assigner des orbites à ces comètes et de découvrir leurs origines, une région que nous appelons le disque dispersé, un anneau instable de débris juste à l’extérieur de l’orbite de Neptune.
Mais de nombreuses comètes – connues sous le nom de comètes à longue période – apparaissent de nulle part, s’embrasent lorsqu’elles traversent le système solaire interne, puis meurent rapidement. D’où viennent-elles?
La difficulté majeure avec l’étude de ces comètes est que quelle que soit leur origine, elle est si éloignée qu’il est carrément impossible de les observer directement dans leur environnement d’origine. Nous ne pouvons donc pas nous fier à l’espace lointain sondages pour nous parler de leurs maisons. Au lieu de cela, nous devons déduire les propriétés de leur lieu de naissance cométaire du comportement des messagers malheureux envoyés sur notre chemin. Et quand nous le faisons, quelques indices intrigants émergent.
Premièrement, ces comètes de longue période apparaissent de toutes les directions du ciel. Ainsi, partout où les comètes appellent leur maison, elles sont réparties uniformément, entourant le système solaire et non enfermées dans un disque comme tout le monde.
Deuxièmement, les comètes meurent. Ils s’écrasent directement contre le soleil ou une planète, ont une interaction malchanceuse avec un monde géant et sont complètement expulsés du système solaire, ou finissent par épuiser leur glace, éteignant leur queue et les rendant essentiellement indétectables. Ils peuvent le faire pour une seule orbite ou persister pendant quelques milliers, mais de toute façon c’est bien moins que les milliards d’années que le système solaire a été un système. Cela signifie donc quand une nouvelle comète de longue période apparaît dans nos cieux, c’est vraiment une nouvelle comète: il ya un réservoir de comètes bien au-delà du royaume des planètes, et il n’envoie qu’occasionnellement un émissaire vers l’intérieur.
Enfin, ces comètes de longue période ont quelque chose en commun. Grâce à des observations minutieuses, les astronomes peuvent reconstruire l’intégralité de leurs orbites et trouver leur aphélion – leur distance la plus éloignée du soleil. Et de nombreuses comètes, comme l’a noté pour la première fois l’astronome Jans Oort, partagent un aphélion autour de 20 000 UA, soit 20 000 fois la distance du soleil par rapport à la Terre.
Un arrangement sphérique avec une épaisseur définie qui envoie parfois l’un des ses membres vers l’intérieur. Une coquille. Un nuage.
Le nuage d’Oort: la maison des comètes.
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Rip tide
Bien sûr, nous ne savons pas exactement quelle est la taille du nuage Oort ou combien de membres l’appellent chez lui. Pour le comprendre, nous reposent sur la simulation par ordinateur après la simulation par ordinateur, en tenant compte des orbites des planètes, des modèles de formation du système solaire et des trajectoires des comètes connues. Pris ensemble, cela donne l’image d’une structure énorme et extrêmement vide, s’étendant sur de 2 000 à 200 000 UA et contenant plus d’un billion d’objets d’au moins un mile de large, et d’innombrables autres.
200 000 UA, c’est une distance stupéfiante, à environ 3 années-lumière. À ce niveau d’éloignement, les comètes sont presque entièrement distantes, à peine attachées à notre soleil par une faible chaîne invisible de En raison de cette faible connexion, ils ne ressentent pas le besoin de s’installer dans un anneau ou un disque, et de s’arranger naturellement dans une coquille.
De plus, avec la traction du soleil si minuscule, le Les comètes sont très sensibles à d’autres suggestions étrangères. Une étoile de passage errante ou un nuage moléculaire géant peut exercer une traction gravitationnelle supplémentaire sur elles, les déstabilisant et en projetant une partie vers l’extérieur dans le vide interstellaire… et d’autres se carénant vers l’intérieur pour finir par leur destin.
Mais peut-être que la plus grande source d’influence n’est autre que la galaxie de la Voie lactée elle-même. C’est une question de densités: la disposition générale des étoiles et des nébuleuses d’un côté du système solaire est un peu peu différent de l’autre. C’est ce qu’on appelle la «marée galactique», parce que c’est exactement la même physique – les différences de densité d’un côté à l’autre – qui donnent naissance aux marées océaniques. Ici sur Terre, au plus profond du puits de gravité du soleil, ces les différences de densité galactique ne font pas de différence. Mais dans le nuage d’Oort, elles le font.
Au fur et à mesure que ces comètes se frayent un chemin sur leurs orbites longues et lentes, elles peuvent ressentir un tir supplémentaire marée galactique. Lorsque la comète est à l’aphélie, son point le plus éloigné du soleil, elle peut simplement être encouragée à se déplacer un peu plus loin que la dernière fois. Et la façon dont les orbites fonctionnent, si le chemin est étiré dans une direction, il doit se rétrécir dans l’autre; dans ce cas, le tir supplémentaire de la galaxie à l’aphélie rapproche ironiquement la comète encore plus proche du soleil alors qu’elle continue sur son orbite.
Finalement, le tirage constant façonnera la comète » s orbite à de tels extrêmes qu’elle plonge dans le système solaire interne, où les gravités du soleil et des planètes modifier encore sa trajectoire, scellant son destin.
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En savoir plus en écoutant l’épisode « Que se passe-t-il lorsque les galaxies se heurtent? » sur le podcast Ask A Spaceman, disponible sur iTunes et sur le Web à http://www.askaspaceman.com. Merci à Marshall S. pour les questions qui ont conduit à cette pièce! Posez votre propre question sur Twitter en utilisant #AskASpaceman ou en suivant Paul @PaulMattSutter et facebook.com/PaulMattSutter. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.