Pendant des milliers d’années, les astronomes ont observé des comètes se déplacer près de la Terre et éclairer le ciel nocturne. Avec le temps, ces observations ont conduit à un certain nombre de paradoxes. Par exemple, d’où venaient toutes ces comètes? Et si leur matériau de surface se vaporise à l’approche du Soleil (formant ainsi leurs fameux halos), ils doivent se former plus loin, là où ils auraient existé pendant la majeure partie de leur vie.

Avec le temps, ces observations ont conduit à la théorie que bien au-delà du Soleil et des planètes, il existe un grand nuage de matière glacée et de roche d’où proviennent la plupart de ces comètes. Cette existence de ce nuage, connu sous le nom de nuage d’Oort (du nom de son principal fondateur théorique), reste à prouver. Mais à partir des nombreuses comètes de courte et longue période qui en seraient issues, les astronomes ont beaucoup appris sur sa structure et sa composition.

Définition:

Le nuage d’Oort est un nuage sphérique théorique de planétésimaux à prédominance glacée qui entoure le Soleil à une distance allant jusqu’à environ 100 000 UA (2 ly). Cela le place dans l’espace interstellaire, au-delà de l’héliosphère du Soleil où il définit la frontière cosmologique entre le système solaire et la région de la dominance gravitationnelle du Soleil.

Comme la ceinture de Kuiper et la Disque dispersé, le nuage d’Oort est un réservoir d’objets trans-neptuniens, bien qu’il soit mille fois plus éloigné de notre Soleil que ces deux autres. L’idée d’un nuage d’infinitésimaux glacés a été proposée pour la première fois en 1932 par l’astronome estonien Ernst Öpik, qui a postulé que les comètes de longue période provenaient d’un nuage en orbite à l’extrémité la plus externe du système solaire.

En 1950, le concept a été ressuscité par Jan Oort, qui a indépendamment émis l’hypothèse de son existence pour expliquer le comportement des comètes à long terme. Bien que cela n’ait pas encore été prouvé par observation directe, l’existence du nuage d’Oort est largement acceptée dans la communauté scientifique.

Structure et composition:

Le nuage d’Oort extérieur peut avoir des milliards d’objets de plus de 1 km (0,62 mi) et des milliards mesurant 20 kilomètres (12 mi) de diamètre. Sa masse totale n’est pas connue, mais – en supposant que la comète de Halley soit une représentation typique des objets extérieurs du nuage d’Oort – elle a une masse combinée d’environ 3 × 1025 kilogrammes (6,6 × 1025 livres), soit cinq terres.

Sur la base des analyses des comètes passées, la grande majorité des objets Oort Cloud sont composés de volatiles glacés – tels que l’eau, le méthane, l’éthane, le monoxyde de carbone, le cyanure d’hydrogène et l’ammoniac. L’apparition d’astéroïdes que l’on pense être originaires du nuage d’Oort a également suscité des recherches théoriques suggérant que la population se compose de 1 à 2% d’astéroïdes.

Des estimations antérieures placaient sa masse à 380 masses terrestres, mais s’amélioraient la connaissance de la distribution des tailles des comètes à longue période a conduit à des estimations plus faibles. La masse du nuage d’Oort intérieur, quant à elle, n’a pas encore été caractérisée. Le contenu de la ceinture de Kuiper et du nuage d’Oort est connu sous le nom d’objets trans-neptuniens (TNO), car les objets des deux régions ont des orbites qui sont plus éloignées du Soleil que l’orbite de Neptune.

Origine:

On pense que le nuage d’Oort est un vestige du disque protoplanétaire original qui s’est formé autour du Soleil il y a environ 4,6 milliards d’années. L’hypothèse la plus largement acceptée est que les objets du nuage d’Oort se sont initialement fusionnés beaucoup plus près du Soleil dans le cadre du même processus qui a formé les planètes et les planètes mineures, mais que l’interaction gravitationnelle avec de jeunes géantes gazeuses telles que Jupiter les a éjectés dans des elliptiques ou orbites paraboliques.

Des recherches récentes de la NASA suggèrent qu’un grand nombre d’objets du nuage d’Oort sont le produit d’un échange de matériaux entre le Soleil et ses étoiles frères lors de leur formation et de leur dérive. Il est également suggéré que la plupart – peut-être la majorité – des objets du nuage d’Oort ne se sont pas formés à proximité du Soleil.

Alessandro Morbidelli de l’Observatoire de la Côte d’Azur a réalisé des simulations sur l’évolution de le nuage d’Oort des débuts du système solaire à nos jours. Ces simulations indiquent que l’interaction gravitationnelle avec les étoiles proches et les marées galactiques ont modifié les orbites cométaires pour les rendre plus circulaires. Ceci est proposé pour expliquer pourquoi le nuage d’Oort extérieur est presque de forme sphérique alors que le nuage de collines, qui est lié plus fortement au Soleil, n’a pas acquis une forme sphérique.

Des études récentes ont montré que la formation du nuage d’Oort est globalement compatible avec l’hypothèse que le système solaire fait partie d’un amas intégré de 200 à 400 étoiles. Ces premières étoiles ont probablement joué un rôle dans la formation du nuage, car le nombre de passages stellaires proches dans l’amas était beaucoup plus élevé qu’aujourd’hui, conduisant à des perturbations beaucoup plus fréquentes.

Comètes:

On pense que les comètes ont deux points d’origine dans le système solaire. Ils commencent comme des infinitésimaux dans le nuage d’Oort, puis deviennent des comètes lorsque des étoiles qui passent en chassent certains de leurs orbites, les envoyant sur une orbite à long terme qui les emmène dans le système solaire interne et à nouveau.

Les comètes à courte période ont des orbites qui durent jusqu’à deux cents ans tandis que les orbites des comètes à longue période peuvent durer des milliers d’années. Alors que l’on pense que les comètes de courte période ont émergé de la ceinture de Kuiper ou du disque dispersé, l’hypothèse acceptée est que les comètes de longue période proviennent du nuage d’Oort. Cependant, il existe quelques exceptions à cette règle.

Par exemple, il existe deux principales variétés de comètes à courte période: les comètes de la famille Jupiter et les comètes de la famille Halley. Les comètes de la famille Halley, nommées d’après leur prototype (la comète de Halley), sont inhabituelles en ce que, bien qu’elles soient de courte durée, on pense qu’elles proviennent du nuage d’Oort. Sur la base de leurs orbites, il est suggéré qu’il s’agissait autrefois de comètes de longue période capturées par la gravité d’une géante gazeuse et envoyées dans le système solaire interne.

Exploration:

Parce que le nuage d’Oort est tellement plus éloigné que le Kuiper Belt, la région est restée inexplorée et largement non documentée. Les sondes spatiales n’ont pas encore atteint la zone du nuage d’Oort, et Voyager 1 – la plus rapide et la plus éloignée des sondes spatiales interplanétaires sortant actuellement du système solaire – ne fournira probablement aucune information à ce sujet.

À sa vitesse actuelle, Voyager 1 atteindra le nuage d’Oort dans environ 300 ans et mettra environ 30 000 ans à le traverser. Cependant, vers 2025, les générateurs thermoélectriques radio-isotopes de la sonde ne fourniront plus assez d’énergie pour faire fonctionner l’un de ses instruments scientifiques. Les quatre autres sondes qui s’échappent actuellement du système solaire – Voyager 2, Pioneer 10 et 11 et New Horizons – seront également non fonctionnelles lorsqu’elles atteindront le nuage d’Oort.

Exploration le nuage d’Oort présente de nombreuses difficultés, dont la plupart proviennent du fait qu’il est incroyablement éloigné de la Terre. Au moment où une sonde robotique pourrait l’atteindre et commencer à explorer sérieusement la région, des siècles se seront écoulés ici sur Terre. Non seulement ceux qui l’avaient envoyé en premier lieu seraient morts depuis longtemps, mais l’humanité aura probablement inventé des sondes beaucoup plus sophistiquées ou même des engins habités entre-temps.

Pourtant, les études peuvent être (et sont) menée en examinant les comètes qu’il recrache périodiquement, et les observatoires à longue portée devraient faire des découvertes intéressantes dans cette région de l’espace dans les années à venir. C’est un gros nuage. Qui sait ce que nous pourrions y trouver?

Nous avons de nombreux articles intéressants sur le nuage d’Oort et le système solaire pour l’univers aujourd’hui. Voici un article sur la taille du système solaire et un autre sur le diamètre du système solaire. Et voici tout ce que vous devez savoir sur la comète de Halley et au-delà de Pluton.

Vous pouvez également consulter cet article de la NASA sur le nuage d’Oort et un de l’Université du Michigan sur l’origine des comètes.

N’oubliez pas de jeter un œil au podcast d’Astronomy Cast. Épisode 64: Pluton et le système solaire extérieur glacial et Épisode 292: Le nuage d’Oort.