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Le nuage d'Oort


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Schéma des distances dans le Système solaire
Dessin représentant la place du nuage d'Oort dans le Système solaire

En astronomie, le nuage d'Oort, aussi appelé le nuage d'Öpik-Oort, est un vaste ensemble sphérique hypothétique de corps planétésimaux situé aux limites du Système solaire, approximativement entre 20 000 et 30 000 unités astronomiques (au) et jusqu'à plus de 100 000 au, bien au-delà de l'orbite des planètes et de la ceinture de Kuiper. La limite externe du nuage de Oort, qui formerait la frontière gravitationnelle du Système solaire, se situerait à plus d'un millier de fois la distance séparant le Soleil de Neptune, entre une et deux années-lumière du Soleil et plus du quart de la distance à Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche du Soleil. Il n'est d'ailleurs pas exclu qu'il existe un continuum d'objets entre le nuage de Oort solaire et un nuage similaire entourant le système Alpha Centauri.

 4 Schémas imbriqués représentant la place du nuage d'Oort dans le Système solaire
Schémas à l'échelle des orbites des principaux corps du Système solaire. En haut à gauche, le Système solaire interne ; en haut à droite, le Système solaire externe ; en bas à droite, l'orbite de Sedna ; en bas à gauche, la localisation hypothétique du nuage de Oort. Chaque schéma effectue un zoom arrière par rapport au précédent permettant de mettre les distances en perspective. Image courtesy of NASA / JPL-Caltech / R. Hurt

Bien qu'aucune observation directe n'ait été faite d'un tel nuage, les astronomes, en se fondant sur les analyses des orbites des comètes, pensent généralement qu'il est l'origine de la plupart d'entre elles.

Les objets dans le nuage de Oort sont largement composés de glaces, comme l'eau, l'ammoniac et le méthane. Les astronomes pensent que la matière composant le nuage de Oort s'est formée plus près du Soleil et a été dispersée loin dans l'espace par les effets gravitationnels des planètes géantes, au début de l'évolution du Système solaire.

Le nuage de Oort serait composé de deux parties : un disque interne, appelé nuage de Oort interne ou nuage de Hills, et un ensemble sphérique externe, appelé nuage de Oort externe.

Il tient son nom des astronomes estonien Ernst Öpik et néerlandais Jan Oort.

Structure et composition

Le nuage d'Oort occuperait une vaste zone d'espace comprise entre la limite externe de la ceinture de Kuiper, vers 50 au, et 150 000 au ou même plus. Il serait subdivisé entre :

Le nuage externe d'Oort

Le nuage d'Oort externe (20 000 à 150 000 unité), sphérique. Le nuage externe ne serait que lâchement lié au Soleil et serait la source de la plupart des comètes à longue période (et peut-être des comètes de type Halley). Le nuage d'Oort externe pourrait contenir plusieurs milliers de milliards de noyaux de comètes de plus de 1,3 km2, chacun distant de l'autre de plusieurs dizaines de millions de kilomètres8. Sa masse n'est pas connue avec certitude, mais est très probablement inférieure à quelques masses terrestres2,9. Par le passé, on estimait qu'il était beaucoup plus massif (jusqu'à 380 masses terrestres)10, mais l'amélioration des connaissances sur la distribution en taille des comètes à longue période a conduit à revoir à la baisse cette estimation. Il ne serait que peu lié au Système solaire et donc facilement perturbé par des forces extérieures, comme le passage d'une étoile à proximité.

Le nuage interne d'Oort

Schéma représentant la place du nuage d'Oort dans le Système solaire

Distant entre 1 000 à 20 000 au, il est en forme de tore. Le nuage interne, également nommé nuage de Hills, serait celui des comètes de type Halley. Les autres comètes de courte période proviendraient de la ceinture de Kuiper. Sa n'est pas connue. Certains scientifiques pensent qu'il pourrait contenir plus de matériau que le nuage de Oort externe. Cette hypothèse est utilisée pour expliquer l'existence continue du nuage de Oort sur plusieurs milliards d'années. Si les analyses des comètes sont représentatives de l'ensemble du nuage de Oort, la grande majorité de ces objets se composent de diverses glaces, notamment d'eau, d'ammoniac, de méthane, d'éthane, de monoxyde de carbone et de cyanure d'hydrogène. Cependant, la découverte de l'objet 1996 PW, un astéroïde gravitant sur une orbite plus typique d'une comète à longue période, suggère que le nuage peut aussi contenir des objets rocheux. Cette conclusion est renforcée par l'observation en février 2021 d'un bolide dans le ciel de l'Alberta, dont les caractéristiques montrent qu'il s'agit d'un objet rocheux d'environ 2 kg de période orbitale environ mille ans donc provenant du nuage de Oort ; ce dernier doit comporter entre 1 et 20 % de matériaux rocheux.

Origine

Le nuage de Oort serait un reliquat du disque protoplanétaire originel qui se serait formé autour du Soleil après l'effondrement de la nébuleuse solaire, il y a 4,6 milliards d'années.

L'hypothèse de formation la plus largement acceptée est que les objets formant le nuage de Oort se seraient formés plus près du Soleil, selon le même processus d'accrétion qui a formé les planètes et les astéroïdes, mais que les interactions gravitationnelles des géantes gazeuses les auraient éjectés sur des orbites elliptiques ou paraboliques extrêmement longues. La masse actuelle du nuage (environ 3 masses terrestres) ne représenterait plus qu'une petite partie de la masse éjectée (50 à 100 masses terrestres). Sur les parties lointaines de ces orbites, les interactions gravitationnelles des étoiles proches et les effets de marée galactique ont modifié ces orbites pour les rendre plus circulaires. Ceci explique la forme presque sphérique du nuage de Oort externe. Des études récentes ont montré que la formation du nuage de Oort est plutôt compatible avec l'hypothèse d'une formation du Système solaire, à l'intérieur d'un amas, parmi 200 à 400 étoiles. Ces étoiles auraient très certainement joué un rôle lors de la formation du nuage.

Pour en savoir plus

Les cours du Collège de France d'Alessandro Morbidelli (2024-2025)

L’origine des comètes et la fantomatique Planète IX


Vidéo d'Alessandro Morbidelli (2024-2025) du Collège de France sur l’origine des comètes et la fantomatique Planète IX.

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