À très long terme, le système solaire pourrait être déstabilisé par le passage d’une étoile

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| Pixabay
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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 ?

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.

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« 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 !

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« 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.

Source : arXiv

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