Les objets interstellaires (ISO) suscitent l'intérêt des scientifiques depuis l'arrivée de 'Oumuamua' en 2017, marquant le premier ISO confirmé à traverser le système solaire. En 2019, 'Comète 2i/Borisov' a suivi, représentant les deux seuls ISO connus à avoir visité notre voisinage cosmique.
Cependant, d'innombrables ISO ont probablement traversé le système solaire au cours de l'histoire, avec des visites futures anticipées grâce aux avancées des capacités d'observation, telles que l'Observatoire Vera Rubin.
La possibilité qu'un ISO ou une planète solitaire devienne un membre permanent du système solaire dépend de l'espace de phase, un cadre mathématique décrivant des systèmes dynamiques comme les orbites planétaires. Les trajectoires et interactions des ISO dans cet espace peuvent conduire à une capture temporaire ou permanente.
L'espace de phase englobe toutes les configurations orbitales possibles autour du Soleil, utilisant la position et le moment comme coordonnées. Dans ce cadre complexe, deux types de points de capture existent.
Les premiers sont des points de capture faibles, permettant aux objets d'entrer temporairement dans des orbites semi-stables, souvent près des frontières des champs gravitationnels.
Les seconds sont des points de capture permanents. Les objets capturés ici restent gravitationnellement liés indéfiniment dans des orbites stables.
La capture permanente se produit lorsque le moment angulaire et l'énergie d'un objet correspondent précisément à ces régions. Des changements subtils dans l'espace de phase peuvent déplacer les objets entre la capture faible et permanente, avec des variables telles que l'excentricité orbitale et les axes semi-majeurs jouant des rôles significatifs.
Une étude d'Edward Belbrun de l'Université Yeshiva et de James Green de Space Science Endeavors examine cette dynamique. Leur recherche, intitulée 'Capture permanente dans le système solaire', explore la mécanique théorique de l'espace de phase et de la capture des ISO.
Les auteurs décrivent la capture permanente comme le lien continu d'un petit corps de l'espace interstellaire au Soleil, se produisant lorsque le corps ne peut pas échapper à l'espace interstellaire et reste piégé dans le système solaire indéfiniment, se déplaçant à travers cet espace sans collision avec le Soleil.
Contrairement aux études précédentes qui se concentraient sur Jupiter comme troisième corps dans le problème à trois corps, cette recherche considère les forces de marée de la galaxie, offrant de nouvelles perspectives. Ces forces influencent considérablement la structure de l'espace de phase, augmentant le potentiel de capture des ISO.
Les planètes solitaires abondent dans l'espace cosmique en raison de la dispersion planétaire précoce et des interactions gravitationnelles.
L'architecture finale de tout système solaire sera façonnée par la dispersion des planètes et les passages des systèmes en formation d'étoiles, car de telles rencontres rapprochées peuvent éjecter des planètes et de petits corps des systèmes, créant ce que l'on appelle des planètes solitaires. Cela suggère que les planètes solitaires peuvent dépasser le nombre d'étoiles, bien que les auteurs notent que cette affirmation est quelque peu controversée.
Les étoiles proches passent souvent près du système solaire, avec six de ces rencontres rapprochées prévues au cours des 50 000 prochaines années. Ces rencontres pourraient éliminer des objets du nuage d'Oort ou faciliter la capture des ISO à travers la région gravitationnelle de Hill du Soleil, qui s'étend sur 3,81 années-lumière vers ou loin du centre galactique.
De nouvelles recherches indiquent également que les ISO ou les planètes solitaires pourraient être faiblement capturés dans le système solaire, se déplaçant de manière chaotique tout en évitant les collisions. De telles intrusions pourraient perturber les orbites planétaires, laissant des traces visibles.
L'Observatoire Vera Rubin pourrait transformer notre compréhension des ISO, révélant leur distribution et leur potentiel en tant que résidents à long terme du système solaire. Avec des recherches avancées, l'idée qu'un objet interstellaire visiteur devienne un voisin permanent devient de plus en plus plausible.