Cette vue d'artiste illustre un objet interstellaire qui s'approche rapidement de notre système solaire. L'objet, éjecté de son système planétaire d'origine il y a bien longtemps, a voyagé dans l'espace interstellaire pendant des milliards d'années avant de passer brièvement dans notre voisinage cosmique. L'observatoire Rubin révélera bon nombre de ces visiteurs interstellaires jusqu'alors inconnus. Crédit :
Observatoire Rubin/NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/ M. Zamani
L'étude Legacy Survey of Space and Time de l'observatoire Vera C. Rubin va révolutionner la science du système solaire en révélant une population de comètes et d'astéroïdes interstellaires jusqu'alors inconnus traversant notre voisinage cosmique
De nombreux objets interstellaires encore inconnus existent partout dans notre voie Lactée Galaxie : comètes et astéroïdes éjectés de leur système solaire d'origine. Certains de ces objets traversent notre système solaire, apportant des informations précieuses sur la formation et l'évolution des systèmes planétaires. Actuellement, seuls deux de ces visiteurs interstellaires ont été découverts : 1I/ʻOumuamua et la comète 2I/Borisov. La prochaine étude Legacy Survey of Space and Time de Rubin nous en montrera bien d'autres.
Faire progresser les techniques astronomiques avec l'observatoire Rubin
Nous avons beaucoup appris sur les objets les plus gros et les plus brillants de notre système solaire grâce aux instruments et télescopes existants. Cependant, des astronomes comme Michele Bannister, Rutherford Discovery Fellow à l'Université de Canterbury en Aotearoa Nouvelle-Zélande et membre de la collaboration scientifique Rubin Observatory/LSST Solar System Science Collaboration, veulent chercher plus en profondeur, des petits corps faibles qui proviennent de systèmes planétaires bien au-delà du nôtre. Ces objets interstellaires, qui ont été projetés de leurs systèmes d'origine dans l'espace entre les étoiles, sont si faibles qu'ils sont pratiquement indétectables. Mais avec le prochain Legacy Survey of Space and Time (LSST), mené avec l'observatoire Vera C. Rubin au Chili, les scientifiques s'attendent à une période explosive de découvertes lorsque ces objets faibles seront visibles pour la première fois.
L'observatoire Rubin est financé conjointement par la National Science Foundation (NSF) et le ministère américain de l'Énergie (DOE). Rubin est un programme de la NSF NOIRLabqui, avec le laboratoire national d'accélération du SLAC, exploitera Rubin.
Cette vidéo montre les trajectoires à travers notre système solaire des deux objets interstellaires confirmés, 'Oumuamua (anciennement connu sous le nom de 1I/2017 U1), découvert en 2017, et la comète 2I/Borisov, découverte en 2019. Les trajectoires de ces objets sont nettement différentes des orbites des objets de notre système solaire, ce qui les rend faciles à différencier en tant qu'objets interstellaires. L'observatoire Rubin et le Legacy Survey of Space and Time fourniront des données qui permettront aux scientifiques d'identifier de nombreux objets interstellaires dès le début de l'étude. Crédit : Rubin Observatory/NSF/AURA/J. Pinto
Comprendre nos origines cosmiques
Notre système solaire est né d’un gigantesque nuage tourbillonnant de gaz et de poussière qui s’est effondré pour former de nouvelles étoiles, dont notre Soleil. Les étoiles ont englouti la plupart des ingrédients cosmiques, mais autour de chaque étoile, le reste a formé les petits blocs de construction des planètes, appelés planétésimaux, dont la taille varie de quelques dizaines de mètres à quelques kilomètres. Certains d’entre eux se sont regroupés pour former des planètes, leurs lunes et leurs anneaux, mais des milliards de planétésimaux restants ont continué à orbiter autour de leurs étoiles hôtes.
Grâce à des observations de notre système solaire et à des simulations informatiques, les scientifiques émettent l'hypothèse que la gravité des planètes plus grandes et des étoiles qui passent à proximité propulse souvent la plupart de ces planétésimaux résiduels hors de leur système d'origine et dans leurs galaxies. Voyageant dans l'espace et n'étant liés à aucune étoile, ils sont désormais connus sous le nom d'objets interstellaires.
Cette image capture non seulement l'observatoire Vera C. Rubin, mais aussi l'un des spécimens célestes que l'observatoire Rubin observera lorsqu'il sera en ligne : la Voie lactée. Le halo lumineux de gaz et d'étoiles sur le côté gauche de l'image met en évidence le centre même de la galaxie de la Voie lactée. Le chemin sombre qui traverse ce centre est connu sous le nom de Grande Faille, car il donne l'impression que la Voie lactée a été divisée en deux, en son centre et le long de ses bras radiaux. Crédit : RubinObs/NOIRLab/NSF/AURA/B. Quint
Le rôle de messager des objets interstellaires
« Les systèmes planétaires sont un lieu de changement et de croissance, de sculpture et de remodelage », a déclaré Bannister. « Et les planètes sont comme des correspondants actifs dans le sens où elles peuvent déplacer des milliards de minuscules planétésimaux dans l’espace galactique. »
Si les planètes sont les correspondants, les objets interstellaires sont les télégrammes contenant des informations précieuses sur les systèmes planétaires lointains et sur la façon dont ils se sont formés. Et pendant une courte période, certains de ces messages venus de loin se trouvent juste à côté de notre arrière-cour cosmique. « Une roche provenant d’un autre système solaire est une sonde directe de la façon dont s’est déroulée la formation des planétésimaux sur une autre étoile », a déclaré Bannister, « donc le fait qu’ils nous parviennent réellement est plutôt intéressant. »
Bien que les astronomes pensent que de nombreux objets interstellaires existent et qu'ils traversent probablement régulièrement notre système solaire, seuls deux ont été confirmés : ʻOumuamua en 2017 (également connu sous le nom de 1I/2017 U1) et la comète 2I/Borisov en 2019. Ceux-ci ont été découverts grâce à un timing parfait, beaucoup d'efforts et un peu de chance : ces petits voyageurs interstellaires peu lumineux ne sont visibles que lorsqu'ils sont suffisamment proches pour être vus et lorsque nos télescopes pointent au bon endroit au bon moment.
Amélioration de la détection avec l'observatoire Rubin
« Nous estimons qu'il existe actuellement un grand nombre de ces petits mondes dans notre système solaire », a déclaré Bannister. « Nous ne parvenons tout simplement pas encore à les trouver car nous ne voyons pas assez faiblement. »
L'observatoire Rubin va changer la donne. Grâce à un télescope de 8,4 mètres équipé de la caméra numérique à la plus haute résolution au monde, Rubin détectera des objets interstellaires plus faibles que jamais auparavant. « C'est comme si vous passiez soudainement d'un petit bateau flottant dans les eaux peu profondes au large de la côte à un océan immense et profond où vous pouvez voir toute cette étendue pour la première fois », a déclaré Bannister.
De plus, le télescope rapide de Rubin peut scanner l'ensemble du ciel visible toutes les quelques nuits, capturant une vue accélérée des objets interstellaires lors de leurs voyages rapides à travers notre système solaire.
Prédire les découvertes futures
Bien que nous appelions tous deux « objets interstellaires » ‘Omuamua et 2I/Borisov, ils diffèrent sur presque tous les points que nous pouvons mesurer. À quoi ressemblera le troisième, ou le vingtième, objet interstellaire ? Au cours de la première année du LSST de 10 ans de l’observatoire Rubin, prévu pour commencer en 2025, les scientifiques espèrent avoir une bonne idée. « Nous allons passer d’une étude de deux objets individuels à une étude de population d’au moins des dizaines d’objets », a déclaré Bannister. Comme les objets interstellaires pourraient provenir d’étoiles de toute la Voie lactée, cette augmentation permettra aux scientifiques d’étudier directement la façon dont les systèmes planétaires se forment sur des étoiles lointaines tout au long de l’histoire de notre galaxie – y compris sur des étoiles anciennes qui n’existent plus.
Pour l’instant, les scientifiques ne peuvent que faire des prédictions approximatives sur le nombre d’objets interstellaires que Rubin révélera. Bannister parie avec humour sur 21, mais affirme que nous n’en avons pas encore vraiment la moindre idée. Quel que soit le résultat, Rubin est sur le point de révolutionner les études sur le système solaire, ainsi que sur de nombreux autres domaines de l’astronomie et de l’astrophysique. « Ce sera l’un des cadeaux que Rubin nous offrira », a-t-elle déclaré, « une nouvelle histoire du système solaire et une meilleure compréhension de nos origines. »
