Digne d'un film de science-fiction : l'ordinateur le plus puissant de la NASA vient de détecter quelque chose d'étrange...

À des milliers de kilomètres de notre planète, il y a toutes sortes de mystères à découvrir. Certains finissent par être élucidés, comme cet étrange signal de télévision qu'il nous a fallu des années pour résoudre, mais d'autres restent entourés d'un halo d'unicité. 

Ce groupe comprend tout ce qui va des magnétars de faible intensité aux sursauts radio que nous détectons de temps à autre. Enfin, il y a le nuage d'Oort, une région fascinante qui vient de révéler quelque chose de surprenant.

La périphérie du système solaire a longtemps été une frontière sous-explorée, car il s'agit d'un territoire vaste et énigmatique rempli d'objets glacés en orbite à des distances extrêmes. Le nuage d'Oort, une région qui s'étend jusqu'à 100 000 unités astronomiques (UA) du Soleil, a été considéré comme une simple sphère de débris cosmiques, mais une récente étude informatique l'a propulsé sur le devant de la scène. La raison ? Une structure inattendue et fascinante a été révélée : une structure en spirale semblable à celle d'une galaxie miniature.

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Cette découverte, dirigée par David Nesvorný, astronome au Southwest Research Institute, et publiée dans The Astrophysical Journal à la suite de sa diffusion sur le serveur de préimpression arXiv, révèle que la force gravitationnelle de la Voie lactée a modelé le nuage d'Oort interne en une structure en spirale de 15 000 UA de diamètre. Cette spirale, qui persiste depuis le début du système solaire, remet en question les conceptions antérieures de la morphologie du nuage d'Oort lui-même et pourrait redéfinir notre compréhension de l'évolution des objets transneptuniens.

Pour autant que nous le sachions, le nuage de Oort est traditionnellement divisé en deux régions. Le nuage de Oort externe, situé au-delà de 10 000 UA, est un sphéroïde de corps glacés qui est faiblement lié au Soleil et subit de fréquentes perturbations gravitationnelles de la part d'étoiles proches. C'est de cette région que proviennent la plupart des comètes à longue période, celles qui traversent le système solaire sur des trajectoires elliptiques après avoir été déviées par des interactions gravitationnelles.

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Le nuage d'Oort interne, quant à lui, se situe entre 1 000 et 10 000 UA et, jusqu'à présent, on pensait qu'il avait une structure plus stable, en forme de disque. En raison de leur proximité relative avec le Soleil, les objets de cette région sont plus étroitement liés à sa gravité et moins sensibles aux perturbations stellaires externes. Cependant, de nouveaux modèles informatiques ont révélé que sa forme n'est pas un disque uniforme, mais une structure en spirale avec des bras tordus et un disque incliné d'environ 30 degrés par rapport au plan de l'écliptique.

La clé de cette morphologie inattendue semble résider dans l'interaction du nuage d'Oort interne avec la "marée galactique", un phénomène gravitationnel généré par la Voie lactée. Cette force, exercée par l'attraction gravitationnelle du centre galactique, des étoiles proches et d'éventuels trous noirs, affecte particulièrement les régions les plus éloignées du système solaire.

Le modèle développé par Nesvorný et son équipe a été traité sur le superordinateur Pléiades de la NASA, en utilisant des données sur la formation du système solaire il y a 4,6 milliards d'années. Au cours de la simulation, les scientifiques ont introduit l'influence gravitationnelle du Soleil, l'impact de la marée galactique et l'interaction avec la Voie lactée. Résultats ? La spirale s'est formée dans les premières centaines d'années après la création du système solaire et est restée stable depuis, malgré le passage rapproché d'étoiles au cours des derniers millénaires.

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Comme l'indiquent les chercheurs, l'un des aspects les plus surprenants de l'étude est que la spirale n'est pas un effet temporaire ou une perturbation récente, mais une structure permanente à l'intérieur du nuage de Oort. La comparaison avec des recherches antérieures suggère que cette forme était présente dans de nombreuses simulations antérieures, mais qu'elle n'avait pas été identifiée jusqu'à présent.

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Toutefois, comme le souligne l'article, la confirmation de cette structure par des observations directes représente un défi monumental. Pourquoi ? La grande distance et la faible luminosité des objets du nuage d'Oort font que même les télescopes les plus avancés sont incapables de les détecter directement. En fait, la plupart des preuves de l'existence du nuage de Oort proviennent de l'étude de comètes à longue période, ce qui limite les possibilités de caractériser avec précision leur structure interne.

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Malgré ces difficultés, les scientifiques considèrent cette découverte comme une étape cruciale dans la compréhension de l'histoire du système solaire. La structure en spirale du nuage d'Oort interne pourrait fournir des indices sur la formation et l'évolution des corps glacés situés aux confins du système solaire, et aider à comprendre l'impact de la Voie lactée sur notre voisinage cosmique.

La découverte de cette structure spirale dans le nuage d'Oort remet en question la conception traditionnelle de la bordure déjà énigmatique du système solaire, en montrant que la gravité de la Voie lactée a joué un rôle crucial dans sa formation et son évolution. Cette découverte renforce également la nécessité de développer de nouvelles méthodes d'observation et des missions spatiales dédiées à l'exploration des régions les plus éloignées du système solaire.

En fait, elle renforce l'idée que le nuage d'Oort reste une frontière inexplorée, une archive cosmique préservant les débuts de l'histoire du système solaire. Comme l'indiquent les chercheurs, son étude pourrait révéler des informations essentielles sur l'origine des comètes, la dynamique des corps transneptuniens et l'interaction de notre système planétaire avec son environnement galactique.

Article écrit en collaboration avec nos collègues de Xataka.