Les visiteurs de l'espace profond qui déconcertent les scientifiques : ces objets extraterrestres qui ont visité notre système solaire
Il a émergé du vide céleste en octobre 2017 - une minuscule tache brillante sur le télescope de l'observatoire Haleakalā, à Hawaï.
La luminosité de 'Oumuamua fluctue à intervalles réguliers, ce qui suggère qu'il est en rotation et qu'il est soit très allongé, soit en forme de disque. Tombant à travers l'espace à 57 000 mph (90 000 kmph), l'objet est censé être venu de la direction de Véga, une étoile extraterrestre qui réside à 237 trillions de km. Qu'il ait la forme d'un cigare allongé ou celle d'un disque ressemblant étrangement à un vaisseau spatial, au moment où il a été repéré, il avait déjà frôlé notre propre Soleil, effectué un virage en épingle à cheveux et commencé à s'élancer dans une autre direction. Cette anomalie spatiale a été baptisée 'Oumuamua - prononcez oh-moo-uh-moo-uh - ce qui signifie en hawaïen "un messager venu de loin qui arrive le premier". Robert Weryk, l'astronome de l'université d'Hawaï qui a été le premier à la détecter, a su immédiatement, grâce à sa vitesse, qu'il avait devant lui quelque chose de nouveau pour la physique. Il ne s'agissait pas d'une comète ou d'un astéroïde ordinaire, mais d'un visiteur interstellaire provenant d'un système solaire lointain et non identifié - le premier à avoir été découvert. Comme il se doit pour un objet aux origines si étrangères, il est rapidement apparu que 'Oumuamua était tout aussi étrange. Deux choses en particulier ont frappé les scientifiques. Qui gagnera la nouvelle course spatiale? La première était sa mystérieuse accélération en s'éloignant du Soleil, difficile à concilier avec de nombreuses idées sur ce dont il aurait pu être fait. La seconde était sa forme particulière - selon certaines estimations, il était dix fois plus long que large. Avant 'Oumuamua, les objets spatiaux connus les plus allongés étaient trois fois plus longs que larges. Au cours des années qui ont suivi, les revues scientifiques et les titres des médias internationaux ont fourmillé de spéculations. S'agissait-il d'un bloc d'hydrogène solide ? S'agissait-il d'un "lapin de poussière" cosmique - une version spatiale géante des amas de cheveux et de débris que l'on trouve souvent sous les meubles de salon ? Ou était-ce, comme l'a suggéré l'éminent astronome de Harvard Avi Loeb, une construction artificielle réalisée par une civilisation extraterrestre intelligente ? Un invité surprise Les scientifiques soupçonnaient depuis des décennies que notre système solaire pouvait être régulièrement visité par ces voyageurs intergalactiques, dont on pense qu'ils sont nombreux à errer parmi les étoiles depuis des milliards d'années. Mais bien que des centaines d'instruments spécialisés scrutent le ciel chaque nuit, depuis le télescope enneigé du pôle Sud jusqu'au grand réseau millimétrique d'Atacama (Alma) dans les Andes chiliennes, aucun n'avait jamais été repéré. Puis, peu de temps après l'apparition de 'Oumuamua, quelque chose d'inattendu s'est produit : ils en ont trouvé un autre. Le 30 août 2019, l'ingénieur et astronome amateur Gennady Borisov a aperçu un objet se déplaçant dans le ciel à l'aube depuis son observatoire personnel de Nauchnyi, en Crimée, à l'aide d'un télescope qu'il avait fabriqué lui-même. Dès le premier regard, il a compris qu'il s'agissait d'un objet spécial, qui se déplaçait dans une direction différente de celle des comètes qui peuplent la ceinture principale d'astéroïdes qui chevauche le système solaire. 2I/Borisov a été nommée en l'honneur de son découvreur et on soupçonne qu'il s'agit d'une comète solitaire, c'est-à-dire qui n'est pas liée à une étoile. Alors, d'où viennent ces visiteurs ? Que peuvent-ils nous apprendre sur les systèmes solaires étrangers ? Et à quelle fréquence devons-nous nous attendre à les voir ? Pour le savoir, il faut d'abord savoir de quoi ils sont faits. Rocket Lab, la start-up qui veut révolutionner l'industrie spatiale Une mystérieuse absence Oumuamua n'a pas encore été définitivement classé comme une comète ou un astéroïde - il pourrait s'agir de quelque chose d'entièrement différent - mais les scientifiques ont toujours pensé que la plupart des objets interstellaires étaient des comètes. Certaines des comètes qui habitent actuellement les régions les plus éloignées de notre système solaire pourraient avoir été à l'origine des voyageurs interstellaires avant d'être capturées par la gravité du Soleil, ce qui serait logique. Cependant, la plupart des comètes ont des "queues" - des taches brillantes qui traînent derrière elles - qui se forment lorsqu'elles se rapprochent du Soleil et se réchauffent, libérant les gaz et les poussières gelés qu'elles contiennent. Comme vous l'avez sans doute deviné, ce n'est pas le cas de 'Oumuamua. C'était particulièrement choquant, car sa trajectoire l'a conduit au cœur du système solaire, plongeant vers le Soleil et le manquant de seulement 0,26 UA, soit environ un quart de la distance entre la Terre et le Soleil. Les «Poves» créés par Planet Labs pourraient-ils révolutionner la course spatiale? "Au fur et à mesure de l'arrivée des données, de plus en plus de particularités sont apparues", explique Loeb, ajoutant qu'il a assisté à une conférence sur 'Oumuamua à peu près à cette époque, et qu'à la fin de celle-ci, il a quitté la salle avec un collègue qui travaille sur les astéroïdes depuis des décennies. "Il a dit : "C'est tellement étrange, j'aurais préféré que cela n'ait jamais existé" - cela a sorti les gens de leur zone de confort." Au début, les scientifiques ont pensé que cela signifiait peut-être que 'Oumuamua était un astéroïde rocheux après tout. Puis d'autres observations sont arrivées. "Elles ont révélé une accélération de l'astéroïde lorsqu'il s'éloignait du Soleil", explique Alan Jackson, astronome et spécialiste des sciences planétaires à l'Arizona State University. Cette découverte a été universellement déconcertante. Il est parfaitement normal que les comètes accélèrent lorsqu'elles s'éloignent du Soleil, mais uniquement parce qu'elles sont propulsées par leurs queues - les gaz éjectés leur donnent un coup de fouet, comme le moteur d'une fusée. Oumuamua ne mesure que 400 à 800 mètres de long et n'était visible que lorsqu'elle était proche du Soleil "C'est vraiment la goutte d'eau qui a fait déborder le vase pour moi, pour ainsi dire - en plus de la force de gravité du Soleil, il y avait quelque chose qui le repoussait", dit Loeb. "Pour expliquer cette poussée, il fallait qu'environ un dixième de la masse de cet objet s'évapore". Une idée était que l'objet était peut-être un "iceberg d'hydrogène" - un morceau géant d'hydrogène gelé, qui aurait pu former une queue qui ne serait pas visible depuis la Terre. Cependant, tout le monde n'était pas convaincu. Pour commencer, personne n'a jamais vu de glace d'hydrogène dans l'espace - Loeb et ses collègues ont fait valoir que des morceaux de cette glace n'auraient pas pu rester suffisamment froids pendant une période assez longue pour former un objet de grande taille comme 'Oumuamua. Et étant donné que son point de congélation (-259C/-434F) n'est que légèrement supérieur à la température ambiante de l'Univers, il semble peu probable qu'il ait survécu au voyage de plusieurs centaines de millions d'années depuis la région de l'espace la plus proche où l'on pense que de tels objets se forment. Comme l'a dit un commentateur, elle se serait désagrégée après avoir été "cuite par la lumière des étoiles". MeerKAT, le télescope sud-africain Dans toute cette confusion, l'idée que 'Oumuamua ait pu être fabriqué par une civilisation extraterrestre intelligente a commencé à devenir un peu plus plausible. En effet, les scientifiques de l'Institut Seti ont été suffisamment intrigués pour pointer un télescope vers lui et écouter les signaux radio qu'il pourrait émettre. Dans le scénario de la technologie extraterrestre, la poussée inexpliquée que 'Oumuamua a reçue du Soleil a été causée par la réflexion de la lumière solaire sur sa surface, qui devait être fine, plate et réfléchissante - comme le vent poussant la voile d'un bateau. L'objet était en effet extrêmement brillant pour sa taille, "mais bien sûr, la nature ne fabrique pas de voiles", explique Loeb. "C'est donc ce qui m'a conduit à suggérer dans un article du Scientific American, puis dans un article scientifique [et maintenant dans un livre], qu'il pouvait être d'origine artificielle." Loeb explique qu'un autre objet - 2020-SO - a reçu du Soleil une accélération tout aussi mystérieuse en septembre 2020. Il a été initialement repéré par le même télescope qui a trouvé 'Oumuamua, et s'est avéré être un booster de fusée de la mission Surveyor II lancée en 1966, qui visait à faire atterrir un vaisseau spatial sur la Lune. Il a été lancé avec succès dans l'espace, mais a rapidement perdu le contact et a dérivé pendant des décennies. Comme la "voile lumineuse" extraterrestre proposée par Loeb, elle avait une surface plate et réfléchissante qui pouvait repousser la lumière et la propulser vers l'avant. Comme le vaisseau Surveyor III, Surveyor II était destiné à se poser sur la Lune - mais ce dernier a été perdu dans l'espace peu après son décollage. En fin de compte, Seti n'a rien trouvé - ce qui n'exclut pas la possibilité que 'Oumuamua ait appartenu à une civilisation cosmique disparue depuis longtemps. Enfin, au début de cette année, Jackson et son collègue Steven Desch ont trouvé une hypothèse qui semble expliquer les caractéristiques bizarres de 'Oumuamua, sans qu'il soit nécessaire de recourir à une technologie extraterrestre. Ils ont commencé par exclure certaines choses. Tout d'abord, ils savaient que si des gaz quittaient 'Oumuamua, il ne pouvait s'agir de monoxyde de carbone, d'eau ou de dioxyde de carbone, car les astronomes les auraient vus. "Il fallait que ce soit quelque chose que personne n'avait envisagé auparavant", dit Desch. Il ne pouvait pas non plus s'agir d'hydrogène, car l'Univers est tout simplement trop chaud. "Nous venons de réaliser que la glace d'azote pouvait fournir exactement la quantité de poussée nécessaire - et c'est ce qu'on observe sur Pluton", dit-il. Pour corroborer cette idée, les chercheurs ont calculé le degré de brillance de la surface d'Oumuamua et l'ont comparé à la réflectivité de la glace d'azote ; ils ont constaté que les deux correspondaient plus ou moins exactement. Pékin lance un vaisseau dans l'espace avec deux astronautes L'équipe a conclu que l'objet était probablement un morceau de glace d'azote, qui a été arraché de la surface d'une exoplanète de type Pluton autour d'une jeune étoile. En se basant sur l'évolution de notre propre système solaire, qui a commencé avec des milliers de planètes similaires dans le voisinage glacé de la ceinture de Kuiper, ils ont suggéré que le fragment a pu se détacher il y a environ un demi-milliard d'années. "Neptune a fini par traverser cette région et a éjecté une grande partie de la matière, et cela s'est produit très tôt", explique Desch. Ils suggèrent que 'Oumuamua a voyagé dans l'étendue glacée et stérile de l'espace profond depuis lors. Bien que l'objet ait finalement atteint l'extrême limite du système solaire il y a de nombreuses années, il a dû mettre beaucoup de temps à atteindre la région centrale et chaude où il a été découvert pour la première fois, et a été progressivement transformé en crêpe au fur et à mesure de son approche. Cela explique sa forme inhabituelle et son accélération en une seule fois, car l'azote qui s'évapore aurait laissé une queue invisible qui l'aurait propulsé vers l'avant. "Notre atmosphère est principalement composée d'azote et on peut le voir à travers", explique M. Jackson. "L'azote gazeux est difficile à détecter." Là encore, cette suggestion ne fait pas l'unanimité. Le glacier Sputnik Planitia de Pluton est principalement constitué de glace d'azote, et contient des milliers de fosses soupçonnées d'être causées par des îles flottantes de glace d'eau. D'une part, Loeb doute que la planète semblable à Pluton d'où venait Oumuamua ait eu une surface suffisamment grande pour qu'il soit statistiquement plausible que nous en ayons trouvé un fragment. Son équipe a calculé qu'il faudrait que les étoiles de la galaxie aient 100 fois la masse qu'elles ont pour que nous puissions voir un iceberg d'azote qui a été ébréché. "La couche superficielle de Pluton ne représente que quelques pour cent de sa taille", dit-il, "donc cela n'a aucun sens". Mais si la théorie s'avère correcte, 'Oumuamua pourrait avoir fourni un rare aperçu de ce que recèlent les systèmes solaires étrangers. Pour l'instant, nous ne pouvons voir les planètes qui orbitent autour d'autres étoiles que de manière indirecte - par la quantité de lumière qu'elles bloquent lorsque leur silhouette passe devant les étoiles, ou par la manière dont leur gravité déforme la lumière lorsqu'elles passent à proximité. Tout cela s'explique par les distances ahurissantes à parcourir. Parcourir les 4,2 années-lumière (25 trillions de miles) jusqu'à l'étoile la plus proche, Proxima du Centaure, prendrait des milliers d'années avec notre technologie actuelle. S'il quittait la Terre maintenant, un vaisseau spatial comme le Voyager - qui explore actuellement l'espace profond juste en dehors de notre système solaire - arriverait en l'an 75100. "Atteindre une autre planète extrasolaire ne se produira jamais de mon vivant, ni de celui de la civilisation occidentale", déclare M. Jackson. "Mais nous pouvons demander à la nature de nous en livrer des morceaux que nous pourrons voir de près". Le fait que 'Oumuamua était encore relativement grand lorsqu'il est entré dans notre système solaire suggère qu'il était encore un fragment vierge de sa planète mère, préservé dans le vide glacé de l'espace pendant un demi-milliard d'années. Pendant tout ce temps, il est probable qu'elle n'ait jamais rencontré une autre étoile de près, jusqu'à ce qu'elle tombe sur la nôtre. "Elle a probablement traversé des dizaines de systèmes solaires dans un rayon d'une fraction d'année-lumière, mais elle n'aurait pas survécu à un autre voyage près d'un soleil comme le nôtre", déclare Desch. En particulier, l'identité possible de 'Oumuamua en tant qu'iceberg d'azote glacé suggère que d'autres systèmes solaires sont rassurants et similaires au nôtre. L'astéroïde interstellaire Oumuamua et l'amas d'étoiles de la Pléiade - photos "Ce que cela nous dit, c'est que dans les régions extérieures d'autres systèmes planétaires, nous avons ces objets plus grands comme Pluton", dit Jackson. Les calculs ont même suggéré que la glace avait une teinte rougeâtre, similaire à celle trouvée en couches sur les glaciers d'azote de Pluton, qui contiennent du méthane. "Ils sont suffisamment grands pour s'être différenciés - ils étaient suffisamment chauds pour séparer les différents matériaux dont ils étaient constitués et produire une structure en couches." Avant 'Oumuamua, les confins des autres systèmes planétaires étaient un mystère total, car les objets qui s'y trouvent sont trop éloignés pour former une silhouette contre leur étoile voisine. "Nous ne connaissons vraiment que ceux qui sont plus proches, parce qu'ils tournent plus souvent et bloquent davantage la lumière de l'étoile", explique Jackson. L'azote lui-même est une nouveauté : dans le système solaire, il est omniprésent. Mais jusqu'à la découverte d'Oumuamua, il était impossible de dire s'il était commun ailleurs. "Ce n'est pas une chose sur laquelle nous avions une connaissance directe auparavant", dit Jackson. Une comète "ennuyeuse" Heureusement, 2I/Borisov s'est avérée être nettement moins difficile à déchiffrer que sa compagne cosmique. Elle a été reconnue comme la première comète interstellaire jamais découverte. Tout comme celles qui s'attardent aux confins du système solaire, 2I/Borisov aurait été composée d'un mélange boueux d'eau, de poussière et de monoxyde de carbone. Il avait une queue visible et était plus ou moins ce que les scientifiques attendaient. En fait, 2I/Borisov fait paraître 'Oumuamua encore plus étrange. On pense que 2I/Borisov a été arraché à un ancien système solaire centré sur une étoile naine rouge, le type le plus faible et le plus abondant dans notre galaxie. Sur la base de sa vitesse et de sa trajectoire, une équipe internationale a provisoirement calculé qu'il pourrait provenir de l'étoile Ross 573 - aujourd'hui une naine blanche - qui habite une région de l'espace située à environ 965 billions de kilomètres du Soleil. Ils suggèrent qu'elle a été éjectée dans l'espace après la violente collision de trois gros objets dans ce voisinage céleste il y a environ 900 000 ans. Cependant, Jackson est dubitatif. "Nous ne savons pas de quel système stellaire spécifique provient 2I/Borisov, il voyage depuis trop longtemps pour qu'on puisse le rattacher à un système particulier", explique-t-il. "Mais comme Borisov ressemble davantage à une comète de système solaire, nous pensons qu'elle provient du nuage de comètes de son système parent, quel qu'il soit." 2I/Borisov est exceptionnellement riche en monoxyde de carbone, ce qui laisse penser qu'il provient d'une étoile froide - ou que d'autres systèmes solaires ont une chimie différente. Un calcul impossible Alors que certains experts se demandent comment 'Oumuamua et 2I/Borisov peuvent être si différents, d'autres cherchent à savoir exactement combien d'autres objets pourraient leur ressembler. "Nous nous attendions à voir un jour des objets interstellaires, car nous savons que les comètes sont éjectées assez régulièrement dans notre propre système solaire", explique M. Jackson. Il était logique de supposer que le même processus se produirait ailleurs dans la galaxie - mais totalement hypothétique. Même après la découverte de 'Oumuamua, le degré exact de rareté ou d'improbabilité statistique de son arrivée est resté aussi déroutant que l'objet lui-même - pour autant que l'on sache, son arrivée aurait pu être un événement unique dans une vie. De même, notre système solaire pourrait grouiller de ces fragments de la grande galaxie, qui sont si sombres qu'ils n'apparaissent que lorsque leur trajectoire les fait passer devant le Soleil. Maintenant que les scientifiques ont trouvé deux voyageurs interstellaires, leur intuition a été plus ou moins confirmée. Mais il reste extrêmement difficile d'estimer la fréquence exacte de ces objets et la fréquence à laquelle nous pouvons nous attendre à les voir. L'un des premiers calculs effectués par Loeb et ses collègues, bien avant qu'aucun objet interstellaire n'ait été observé, en 2009, portait sur la probabilité de trouver un seul objet. Ils ont basé leur estimation sur la densité des étoiles de la Voie lactée et sur des hypothèses concernant la quantité de matière que chacune d'entre elles éjecte dans le grand univers, puis ils ont comparé ces résultats à la sensibilité du télescope le plus puissant de la Terre. Ils ont conclu que la probabilité qu'il en trouve un pendant toute sa durée de vie est "très faible" - entre un sur 1 000 et un sur 100 000. Les objets comme 'Oumuamua devraient être si rares que les scientifiques n'auraient pas dû les voir. Mais ils y sont parvenus. Sur la base de sa détection réussie, une équipe a calculé que, dans chaque unité tridimensionnelle de l'espace dont les côtés ont la longueur de la distance entre la Terre et le Soleil, on trouverait à tout moment environ cinq objets cosmiques de taille similaire. Inspirés par un nuage de poussière trouvé parmi une supernova en 2014, certains scientifiques ont proposé que 'Oumuamua soit un "lapin de poussière" géant.... Cela suggère une densité de matière interstellaire dans la galaxie beaucoup plus élevée que ce que l'on pensait auparavant. Cela suggère également que, plutôt que d'être uniquement produits par les jeunes systèmes solaires lors de la formation de leurs planètes, ces objets sont libérés tout au long de la vie des étoiles - sinon ils ne seraient pas aussi courants. Des recherches plus récentes, effectuées après la découverte de 2I/Borisov, suggèrent qu'il y a environ 50 objets interstellaires d'au moins 50 m de diamètre dans notre système solaire à tout moment. Ce chiffre est important, car tous les objets interstellaires ne sont pas aussi innocents que nos récents visiteurs. Alors que l'on pense aujourd'hui que l'impact qui a tué les dinosaures provenait d'un objet situé dans notre propre système solaire, les astéroïdes et les comètes interstellaires sont susceptibles d'être particulièrement destructeurs, car ils voyagent beaucoup plus vite que ceux qui orbitent autour de notre propre Soleil. Une recherche plus approfondie Quoi qu'il en soit, les scientifiques sont sur le point d'obtenir des réponses. Détecter la faible lueur des objets interstellaires nécessite un équipement puissant - exactement le type d'équipement dont disposera un nouvel observatoire en construction au Chili. L'observatoire Vera Rubin est situé au sommet du Cerro Pachón, une montagne de 2 682 mètres d'altitude dans le nord du pays. Il devrait être mis en service en 2022 ou 2023 et abritera la plus grande caméra numérique jamais construite dans le domaine de l'astronomie. Il effectuera des relevés nocturnes du ciel nocturne, à la recherche d'objets géocroiseurs d'au moins 140 m de diamètre, soit environ deux tiers de la taille de 'Oumuamua et un septième de celle de 2I/Borisov. De nombreux astronomes sont convaincus qu'il trouvera le prochain objet interstellaire, ainsi que la planète supplémentaire hypothétique et insaisissable de notre système solaire, la Planète Neuf. "Ce dont nous avons vraiment besoin, c'est de voir davantage d'objets comme 'Oumuamua, afin de pouvoir examiner ces statistiques et nous faire une idée précise du nombre d'objets de ce type qui existent", a indiqué M. Jackson. Le télescope LSST, en cours de construction au Chili, sera le plus puissant de la planète, avec un verre poli au millionième de pouce près de la forme nécessaire. L'espoir de Loeb est que le télescope identifie le prochain objet interstellaire lorsqu'il est en route vers notre système solaire, avec un avertissement suffisant pour que nous ayons le temps d'envoyer un vaisseau spatial pour l'intercepter et l'examiner de plus près. Il cite la mission Osiris-Rex, lancée en septembre 2016, qui a déjà réussi à se rendre sur l'astéroïde Bennu, à plus de 200 millions de miles (321 millions de km) de la Terre. Elle est actuellement sur le chemin du retour et devrait revenir avec des photographies et des échantillons en 2023. "Cela nous permettra de savoir s'il s'agit d'un objet artificiel ou naturel", explique M. Loeb. "Et, bien sûr, si elle semble artificielle, ce sera très intéressant. Nous pourrions nous poser dessus et lire sur les étiquettes "Made on Planet X". Desch est tout aussi enthousiaste à l'idée d'un voyage vers un objet interstellaire, mais pour des raisons un peu plus conventionnelles. "Lorsque nous pensons à n'importe quel type de vaisseau spatial allant vers quelque chose dans notre propre système solaire, nous avons une liste de choses que nous voulons obtenir, et ce serait la même chose", dit-il, en énumérant certains des éléments les plus importants, comme la présence d'acides aminés - ce qui laisse supposer une vie organique possible - et la détermination de la présence d'eau ou de monoxyde de carbone. "Je voudrais avoir un aperçu de toute la chimie de l'objet, c'est ce que je veux", dit-il. Mais quoi qu'il arrive, M. Loeb aimerait que la communauté scientifique garde l'esprit ouvert, surtout si notre troisième rencontre avec un objet interstellaire s'avère aussi déroutante qu'Oumuamua. "Si nous trouvons un objet que nous n'avons jamais vu auparavant, recueillons davantage de données à son sujet et déterminons sa nature, car nous apprendrons alors quelque chose de nouveau sur les nurseries ou les usines qui fabriquent de tels objets", dit-il. Zaria Gorvett est journaliste senior pour BBC Future.