14 janvier 2019

 

Oumuamua, un visiteur interstellaire aussi étrange que fascinant

 
Alors qu'il s'éloigne du Soleil à près de 90 kilomètres par seconde et repart définitivement en direction des étoiles, Oumuamua n'est pas seulement le premier visiteur interstellaire, il est aussi le plus frustrant. Au point que nombre d'astronomes pensent aujourd'hui que si d'autres objets de ce type sont découverts et lui ressemblent, alors tous les modèles actuels de formation planétaire seront au plus mal…

Le 19 octobre 2017, Robert Weryk, chercheur postdoctoral à l'institut d'astronomie d'Hawaï, remarquait un point lumineux se déplaçant parmi les étoiles sur les images prises par le télescope PanSTARRS 1 (Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System). Il soumettait alors cette observation au Centre des planètes mineures de l'Union astronomique internationale, avant de remarquer ensuite que le même objet figurait sur les images enregistrées la nuit précédente, sans toutefois avoir été identifiés par les algorithmes d'observation des objets en mouvement.

Tout d'abord désigné C/2017 U1 (C comme comète), l'objet était ensuite catalogué comme planète mineure. Le 25 octobre 2017, les observations du VLT (Very Large Telescope) ne lui ayant pas découvert d'activité de dégazement, sa désignation était alors révisée en A/2017 U1. Le 6 novembre, sa trajectoire était enfin définie et le verdict tombait : ce "visiteur" n'appartenait pas à notre Système solaire et son nom de baptême devenait 1I/2017 U1, Oumuamua pour les intimes, ce nom signifiant, en Hawaiien, "éclaireur" ou "messager". Et l'aventure commençait. Elle risque de ne jamais finir…
 

 

 
Représentation d'artiste de Oumuamua. Crédit : Nasa.
 
Une armada de télescopes au service de Oumuamua

Aujourd'hui, Oumuamua a été étudié par presque tous les télescopes disponibles, y compris le télescope spatial infrarouge ultra-sensible Spitzer. Pourtant malgré 33 heures d'observation, Oumuamua s'est avéré trop faible pour que Spitzer le voie. Néanmoins, cela a permis à l'équipe d'observation de tirer des conclusions significatives. Avec des résultats souvent déconcertants. Au point de faire déclarer par l'astronome Michael Mueller de l'Université de Groningue, que "si d'autres objets interstellaires ressemblent à ceci, alors nos modèles de formation planétaire ne vont pas bien".

Frénésie d'observation

Le Congrès américain a confié à la NASA, l’organisation spatiale, la tâche de trouver ces astéroïdes, qui peuvent constituer une menace pour la vie sur Terre, tout comme l’impact du grand astéroïde qui a probablement anéanti les dinosaures. "En conséquence, nous avons maintenant des télescopes dédiés à la recherche de nouveaux objets dans le ciel", explique Michael Mueller, qui travaille sur l'instrument MIRI du nouveau télescope spatial James Webb de SRON, l'Institut néerlandais de recherche spatiale, et de l'institut d'astronomie Kapteyn de l'Université de Groningue, mais participe également à des études sur les astéroïdes géocroiseurs. "Auparavant, quelques objets semblaient provenir de l'extérieur du système solaire, mais à chaque fois, des observations supplémentaires l'ont exclu", ajoute Mueller. "C'était jusqu'en octobre 2017, lorsque l'objet désormais connu sous le nom de Oumuamua a été le premier à être confirmé en tant que visiteur de l'espace interstellaire."
 

 

 
Cinq images distinctes de l'astéroïde interstellaire capturé par le télescope WIYN.
Crédit: R. Kotulla (Université du Wisconsin) et WIYN / NOAO / AURA / NSF.
 
Un évènement qui a déclenché une frénésie d'observation parmi les astronomes. "Les premiers résultats nous ont révélé la quantité de lumière reflétée par l'objet. La courbe de la lumière présentait de grandes variations, ce qui signifiait que l'objet était probablement allongé et basculait". En effet, la lumière qu'il réfléchit est multipliée par dix toutes les 7,3 heures, ce qui suggère un mouvement de rotation et une longueur dix fois supérieure à sa largeur, une forme bien plus allongée que tout ce qui est actuellement connu. En lui attribuant un albedo de 0,04, commun à la plupart des astéroïdes, on obtient une longueur d'environ 800 mètres pour une largeur de 80 mètres.

Une observation complétée en 2018 par Wesley C. Fraser et ses collègues, qui démontrent que les études de la rotation d'ʻOumuamua présentent des valeurs différentes, variant entre 6,9 et 8,3 heures. Leur interprétation des variations photométriques de l'astéroïde leur permet de conclure que sa rotation est chaotique. Ils considèrent que ce type de mouvement a été induit par un choc violent avec un autre astéroïde qui l'aurait éjecté de son système stellaire.

Entrée en jeu de Spitzer

Un meilleur moyen de déterminer sa taille serait de mesurer le rayonnement thermique, la quantité d’énergie absorbée par Oumuamua, qui la renvoie dans l’espace aux fréquences infrarouges, domaine d'observation dans lequel excelle le télescope spatial Spitzer de la Nasa, dont l'équipe en charge collabore étroitement avec Mueller. "Nous avons des protocoles d'observation pour ce type de travail et, sur la base de modèles d'astéroïdes et de données de réflexion de la lumière visible, nous avons calculé que 33 heures d'observation devraient nous fournir des informations précieuses", déclarait alors Mueller. En considération de l'importance du sujet, et de l'improbabilité de voir se représenter une telle occasion, le chercheur se voyait attribuer une durée d'observation discrétionnaire de 33 heures. "Une durée exceptionnellement longue, alors que la plupart des astronomes seraient très heureux de ne passer qu'une heure avec ce télescope", admettait Mueller sans dissimuler son enthousiasme.

En novembre 2017, soit un mois après la découverte de Oumuamua, Spitzer était dirigé vers l'emplacement de l'objet pendant 33 heures. Déception. L'analyse des données ne révélait aucun signe de l'existence même de l'objet. "Mais nous savons que même cela était important", explique Mueller. Ils pouvaient maintenant définir une limite supérieure pour la quantité de rayonnement thermique émise par un corps céleste.

Formation planétaire

La première conclusion a été qu'il ne pouvait pas être très grand, environ 140 mètres de long au maximum. "Pour un objet plus grand, le rayonnement thermique aurait été visible".

Une deuxième conclusion était que l'objet ne pouvait pas émettre beaucoup de monoxyde de carbone ou de dioxyde de carbone, car ces gaz sont très visibles dans les fréquences infrarouges observées par Spitzer. De telles émissions seraient attendues d'un objet ressemblant à une comète, et expliqueraient également pourquoi Oumuamua accélérait à sa sortie du système solaire : l'émission de gaz, induite par la chaleur du soleil, agirait comme un propulseur. Mueller ajoute que "les observations optiques ont montré qu'il n'émettait pas beaucoup de poussière non plus, or la poussière se dégage lorsque l'eau s'évapore. Donc, ça ne ressemblait pas à une comète. Ce pourrait être un objet rocheux standard, peut-être avec une surface rugueuse qui le refroidirait". Le sable fin en surface - comme celui trouvé sur la Lune – peut servir d’isolant et l'aurait protégé de l'échauffement, ce qui est plausible.

Plausible mais inattendu. En effet, les objets interstellaires proviennent nécessairement d'un système stellaire, duquel ils ont été éjectés. La plupart des comètes de notre Système solaire proviennent du nuage d'Oort, des réactions de gravitation pouvant s'y produire et précipiter certains objets vers le Soleil ou, au contraire, vers l'espace interstellaire. Mais ces corps contiennent des éléments volatiles, qui forment aussi la queue des comètes. Ainsi, un visiteur stellaire est susceptible de contenir ces substances volatiles. Or, Oumuamua ne présente pas cette caractéristique. En conséquence, Oumuamua semble plutôt un objet rocheux associé aux régions internes d'un système stellaire. Bien sûr, il s’agit du premier objet interstellaire à être observé, et il est parfaitement possible qu’il ne soit pas représentatif. "Mais si d'autres objets interstellaires ressemblent à ceci, il y a quelque chose qui cloche dans nos modèles de formation planétaire", annonce Mueller. Il existe de grands espoirs d'observer d'autres objets interstellaires comme Oumuamua dans un avenir proche. "Avec une surveillance accrue des astéroïdes proches de la Terre, nous allons certainement trouver plus de ces visiteurs en dehors de notre propre système solaire", conclut le chercheur.
 

 

 
Ce diagramme montre la trajectoire prévue de Oumuamua lorsqu'il traverse le Système solaire et course prévue, en tenant compte de la nouvelle vitesse mesurée de l'objet.
Oumuamua a franchi la distance de l'orbite de Jupiter début mai 2018 et franchira l'orbite de Saturne en janvier 2019. Elle atteindra une distance correspondant à l'orbite d'Uranus en août 2020 et de Neptune à la fin du mois de juin 2024. Fin de 2025, Oumuamua atteindra le bord externe de la ceinture de Kuiper, puis l’héliopause - la limite du Système solaire - en novembre 2038. Crédit : ESA.
 
Une petite visite ?

Alors que dans un premier temps Oumuamua était jugé trop rapide pour être accessible à une mission spatiale, l'organisation britannique Initiative for Interstellar Studies (i4is) dévoilait le Projet Lyra afin d'évaluer la faisabilité d’une mission vers le visiteur. Plusieurs options étaient alors suggérées pour l'envoi d'une sonde spatiale dans sa direction dans un délai de 5 à 10 ans. Une option consiste à utiliser d'abord un survol de Jupiter suivi d'un survol solaire motorisé rapproché, à trois rayons solaires, afin de profiter de l'effet Oberth, qui détermine qu'une impulsion donnée à un engin spatial est d'autant plus efficace si elle est donnée durant la phase la plus rapide d'une réaction de gravitation.

Différentes durées de mission et leurs exigences de vitesse ont été étudiées par rapport à la date de lancement, en supposant un transfert direct impulsif sur la trajectoire d’interception. En utilisant un survol de Jupiter, une manœuvre solaire Oberth et l'utilisation de la technologie de bouclier thermique de Parker Solar Probe, un lanceur de la classe de Falcon Heavy serait capable de lancer une sonde spatiale de plusieurs dizaines de kilogrammes vers Oumuamua, avec un lancement en 2021.

Plusieurs options avancées comme l'utilisation d'une voile solaire et de la propulsion laser, basées sur la technologie Breakthrough Starshot, ont également été prises en compte. Le défi consiste à atteindre l'astéroïde dans un laps de temps raisonnable (et donc à une distance raisonnable de la Terre), tout en étant en mesure d'obtenir des informations scientifiques utiles. Pour cela, décélérer la sonde spatiale serait "hautement souhaitable", en raison du retour scientifique minime d'une rencontre à hyper-vitesse.

Les auteurs concluent que, bien que difficile, une mission avec rendez-vous spatial serait réalisable avec une technologie à court terme, concluant que de telles missions, bien que difficiles à monter, sont à la fois réalisables et scientifiquement attrayantes.

Jean Etienne

Sources principales :

When not seeing is believing. Université de Groningue, 16 novembre 2018.

Alien object 'Oumuama was a natural body visiting from another solar system. Queen's University Belfast, 18 décembre 2018.

Is the interstellar asteroid really a comet ? University of Hawaii of Matoa, 27 juin 2018.

Non-gravitational acceleration in the orbit of 1I/2017 U1. Nasa / Hubble, 17 avril 2018 (pdf).

Mais encore :

Position actuelle de Oumuamua.

 
 
 
Animation du trajet suivi par Oumuamua.
 

 

 
 
 

Retour

Commentez cet article dans le forum