Le passage d’une étoile voisine pourrait complètement
perturber notre système solaire, mais ce n’est pas pour tout de
suite. Des chercheurs canadiens ont réalisé près de 3000
simulations pour observer que cet évènement pourrait modifier
l’orbite de Neptune de 0,1%, ce qui suffirait à éjecter des
planètes du système solaire, ou à ce qu’elles s’entrechoquent.
Néanmoins, ce genre de phénomène ne se produit qu’une fois tous les
100 milliards d’années environ.
Au sein du système solaire, tout changement de trajectoire
planétaire peut avoir des répercussions évidentes sur son
évolution. Depuis que Newton a formulé sa loi universelle de la
gravitation, la stabilité à long terme de notre système a été une
préoccupation des astronomes pendant des siècles. Or,
l’architecture et l’évolution des systèmes planétaires sont
façonnées en partie par les survols stellaires, même si leur effet
peut rester minime.
Dans ce contexte, Garett Brown et Hanno Rein de l’université de
Toronto se sont intéressés aux chocs d’étoiles voisines qui sont
trop faibles pour déstabiliser immédiatement le système solaire
mais assez forts pour perturber de manière mesurable l’état
dynamique du système solaire. Si une étoile s’approchait de
quelques milliards de kilomètres de notre système, quelles
trajectoires planétaires seraient modifiées ?
Une invitation à rêver,
prête à être portée.
2880 simulations de survols d’étoile et leurs effets
4,8 milliards d’années plus tard
Au total, les chercheurs canadiens ont réalisé 2880 simulations
de survols d’étoile à proximité du système solaire. Leurs résultats
sont publiés sur la plateforme de prépublication arXiv. En
fonction de la masse et de la distance de l’étoile testée,
l’intensité des perturbations sur le système variait, et ce jusqu’à
4,8 milliards d’années plus tard. En effet, certaines simulations
ont été arrêtées avant, lorsqu’une planète s’est retrouvée détruite
ou éjectée du système solaire. Il est ainsi probable que d’autres
perturbations puissent avoir lieu après cette date.
« Nous effectuons des intégrations à long terme et
montrons que même les petites perturbations dues aux survols
stellaires peuvent influencer la stabilité des systèmes planétaires
au cours de leur vie », écrivent les chercheurs.
« Nous constatons que les petites perturbations des
orbites des planètes extérieures sont transférées entre les
planètes, ce qui augmente la probabilité de déstabilisation du
système planétaire intérieur ».
« Nos résultats pour le système solaire montrent que
des perturbations relatives du demi-axe majeur de Neptune [la
planète la plus éloignée du système solaire] de l’ordre de 0,1%
sont suffisamment fortes pour augmenter d’un ordre de grandeur la
probabilité de déstabilisation du système solaire »,
précisent-ils. Cela correspond à une modification de position de
Neptune d’environ trois fois la distance entre le Soleil et la
Terre.
La plupart des simulations ont engendré des collisions
de planètes
Sur les 2880 simulations réalisées, 1920 ont provoqué une
instabilité probable et mesurable, et 960 ont induit des
perturbations trop faibles pour être mesurées. Parmi les
simulations probables, la plupart ont engendré des collisions entre
Mercure et Vénus — les plus proches du Soleil — et 26 se sont
terminées par un désordre du système. Quelques simulations ont
montré une expulsion d’Uranus, Neptune ou Mercure hors du système
solaire, et une expérience a même induit une collision entre la
Terre et Mars !
The Solar System's path to dynamical
instability is ultimately determined by chaos.
However, the most likely path to instability is a resonance
between Mercury and Jupiter which leads to an increase in the
eccentricity of Mercury.
« La voie de l’instabilité dynamique du système solaire
est déterminée en dernier ressort par le chaos », écrit
Garrett Brown dans un tweet. « Cependant, le chemin le
plus probable vers l’instabilité est une résonance entre Mercure et
Jupiter qui conduit à une augmentation de l’excentricité de
Mercure. Cela peut conduire à une collision avec Vénus ».
Fort heureusement, les chercheurs concluent que ce genre de
phénomène ne se produit qu’une fois tous les 100 milliards d’années
environ. Les faibles perturbations secouent d’abord légèrement le
système, l’instabilité ne se produisant ensuite que des millions ou
des milliards d’années après le passage de l’étoile.
