Découverte du deuxième « plan d’alignement » du système solaire

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Le plan sur lequel "reposent" les planètes du Système solaire est "l'écliptique", mais il en existe un second, et il concerne les comètes... | Pixabay

Le système solaire n’aurait pas qu’un seul plan d’alignement… En effet, une nouvelle étude portant sur les mouvements des comètes indique que le système solaire en possède un second, et ce dernier concerne les comètes. Une étude analytique des orbites des comètes non périodiques (ou à longue période) montre que l’aphélie des comètes, le point où elles sont les plus éloignées du Soleil, a tendance à se rapprocher non seulement du plan d’écliptique connu où résident les planètes, mais également d’un « écliptique vide » récemment découvert.

Dans le système solaire, les planètes et la plupart des autres corps se déplacent à peu près dans le même plan orbital, appelé écliptique, mais il existe des exceptions comme les comètes. Les comètes, en particulier celles à longue période qui mettent des dizaines de milliers d’années pour compléter chaque orbite, ne sont pas confinées à la zone proche de l’écliptique. En effet, on les voit aller et venir dans différentes directions.

Les modèles de formation du système solaire suggèrent que même les comètes à longue période se sont formées à l’origine près de l’écliptique et ont ensuite été dispersées dans les orbites observées aujourd’hui par des interactions gravitationnelles, notamment avec les planètes géantes gazeuses. Mais même avec une diffusion planétaire, l’aphélie d’une comète, le point où elle est la plus éloignée du Soleil, devrait rester proche de l’écliptique. D’autres forces externes sont donc nécessaires pour expliquer la distribution observée.

Des implications importantes pour les modèles expliquant la formation des comètes

Le système solaire n’existe pas de manière isolée ; le champ gravitationnel de la Voie lactée, dans laquelle réside le système solaire, exerce également une influence faible mais non négligeable. Arika Higuchi, professeure-assistante à l’Université de la santé professionnelle et environnementale au Japon et précédemment membre du projet RISE de l’Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ), a étudié les effets de la gravité galactique sur les comètes à longue période par l’étude analytique des équations régissant le mouvement orbital.

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Elle a montré que lorsque la gravité galactique est prise en compte, les aphélies des comètes à longue période ont tendance à s’accumuler autour de deux plans. D’abord l’écliptique bien connu, mais aussi une seconde « écliptique vide ». L’écliptique est incliné par rapport au disque de la Voie lactée d’environ 60 degrés. L’écliptique vide est également incliné de 60 degrés, mais dans la direction opposée. Higuchi appelle cela « l’écliptique vide » en se basant sur une nomenclature mathématique, mais également car au début elle ne contenait aucun objet pour ensuite être peuplée de comètes éparses. La découverte a des implications importantes pour les modèles expliquant la façon dont les comètes se sont formées au début du système solaire.

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Vue d’artiste montrant la répartition des comètes non périodiques. Les lignes convergentes représentent les trajectoires des comètes. Le plan de l’écliptique est représenté en jaune. Le plan nouvellement découvert, l’écliptique vide, est représenté en bleu. La grille de fond représente le plan du disque galactique. Crédits : NAOJ

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Higuchi a confirmé ses prédictions en les croisant avec des calculs numériques effectués en partie sur le cluster PC du Centre d’astrophysique numérique du NAOJ. En comparant les résultats des analyses et des calculs aux données relatives aux comètes à longue période figurant dans la base de données des petits corps célestes du JPL de la NASA, elle a pu constater que la distribution comporte deux pics, l’un près de l’écliptique et l’autre vide, comme prévu.

Cela indique clairement que les modèles de formation sont corrects et que les comètes à longue période se sont formées sur l’écliptique. Cependant, Higuchi met en garde sur le fait que « les pics ne se trouvent pas exactement dans les plans de l’écliptique ou de l’écliptique vide, mais à proximité de ceux-ci. Une étude de la répartition des petits corps célestes observés doit tenir compte de nombreux facteurs. L’examen détaillé de la distribution des comètes à longue période sera notre travail futur. Le projet d’étude du ciel, connu sous le nom de « Legacy Survey of Space and Time (LSST) », fournira des informations précieuses pour cette étude ».

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Source : The Astronomical Journal

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