Le Système Solaire dans l'Univers |
Où Sommes-nous dans l'Univers ? |
SCIENCES ET AVENIR N°803 > Janvier > 2014 |
Le Système Solaire dans l'Univers |
Si le système solaire est une étoile autour de laquelle gravitent des planètes, il n'est qu'un point minuscule perdu dans l'immensité de l'Univers.
Quel point ? Pour le savoir, voici un zoom avant depuis les milliards de galaxies du cosmos jusqu'au cour de notre système (La Voie Lactée, une galaxie parmi d'autres ->).
UNE LUEUR DANS UN BRAS DE LA VOIE LACTÉE : Cet immense flocon lumineux qui flotte dans le cosmos, c'est notre galaxie, la Voie Lactée, qui est composée d'étoiles et de gaz. Il s'agit d'un disque d'environ 100.000 années-lumière de diamètre, qui s'enroule lentement sur lui-même, dessinant une élégante structure spirale. En tout, plus de 200 milliards d'étoiles y brillent. Elles sont plus nombreuses et plus âgées vers le centre, qui apparait jaune sur la photo, et plus jeunes et brillantes dans sa périphérie, qui apparaît bleue. Dans l'un de ces bras spiraux, à 27.000 années-lumière du centre de la galaxie, se trouve le Soleil.
UNE ÉTOILE PARMI 200.000 AUTRES : Comparée aux autres, notre étoile est finalement une étoile des plus banales. Sa taille et son éclat se situent en effet dans la moyenne. Les 
astres les plus brillants de la galaxie sont 100 fois plus lumineux, les plus petits sont 20 fois moins massifs et un million de fois moinslumineux. Né il y a près de 5 milliards d'années environ, le Soleil dispose d'une réserve de carburant qui va lui permettre d'entretenir ses réactions de fusion nucléaire et de briller pendant encore plusieurs milliards d'années.
AUTOUR DU SOLEIL, UN BALLET DE PLANÈTES : En s'approchant à moins de 5 milliards de km du Soleil, on commense à voir ses planètes, petites boules gravitant dans le videet qui ne représentent que le millième de la masse de leur étoile. On croise d'abord les géantes gazeuses (ici, Saturne au premier plan et Jupiter avec ses bandes caractéristiques). Puis, beaucoup plus près de notre étoile, les petites planètes rocheuses, à savoir Mars (rouge), la Terre (bleu), et son satellite la Lune, Mercure (blanc) et Vénus (jaune). Des planètes qui ne sont que des points dans le système solaire, étant lui-même un point dans notre galaxie, elle-même... un point dans l'Univers.
UNE ÉTOILE, HUIT PLANÈTES ET DES POUSSIÈRES
Exit Pluton ! les manuels scolaires ont dû être remis à jour : notre système solaire compte désormais 8 planètes (<- comparaison avec le soleil). Mais loin de s'appauvrir, il acceuille une nouvelle catégorie de corps, les planètes naines, potentiellement innombrables. Etat des lieux d'un monde en mouvement.
Avis de tempête sur le système solaire. Contrairement à ce que vous avez toujours lu dans les encyclopédies et les manuels scolaires, il ne contient pas neuf, mais huit planètes !
En 2006, l'Union astronomique internationale (IAU) a en effet rétrogradé Pluton au rang de planète "naine". Qu'avait-elle fait pour mériter une telle sanction ? Paradoxalement, les astronomes commençaient à lui trouver trop de congénères. Ces dernières années, en effet, grâce aux progrès des télescopes, ils ont découvert de plus en plus de corps de la taille de Pluton, voire... plus grands. Notre système solaire se retrouvait dès lors constitué, selon les estimations, de dizaines à plusieurs milliers de planètes ! Du coup, l'IAU a resserré les définitions. D'un côté, il y aurait nos huit planètes "principales", que nous connaissons bien : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. De l'autre, les petits corps : astéroïdes, comètes, poussières. Et entre les deux, une nouvelle catégorie : les planètes naines, comme Pluton. Pour mériter le nom de planète à part entière, il faut, primo, que les prétendantes orbitent autour du Soleil (ce qui élimine les satellites naturels). Deuxio, qu'elles soient suffisamment massives pour que leur propre gravité les ait façonnées en forme de sphère, même si celle-ci n'est pas tout à fait régulière (ce qui exclut les astéroïdes et comètes). Et tertio - c'est la nouveauté - qu'elles tournent sur une orbite "claire", autrement dit dégagée de tous les autres corps que leur gravité se sera chargée de happer... ou d'envoyer balader au loin.
Et c'est bien là que se situe désormais la différence entre planète et planète naine. Trop légères pour clarifier leur orbite, les planètes naines évoluent au milieu d'autres congénères, dans les ceintures d'astéroïdes du système solaire. Celles-ci logent entre Mars et Jupiter (la ceinture principale d'astéroïdes) ou au-delà de l'orbite de Neptune (ceinture de Kuiper). On recense aujourd'hui 5 planètes naines officielles (Pluton, Cérès, Eris, Makemake, Haumea). Et d'autres devraient venir allonger la liste avec l'exploration de la ceinture de Kuiper par la nouvelle caméra actuellement testée sur le télescope Pan-Starrs 1 à Hawaï.
Malgré ces bouleversements, qu'on se rassure : au centre de notre système solaire trône toujours le Soleil. Il fait partie des étoiles naines, l'espèce la plus commune parmi les dix mille milliards de milliards d'étoiles (ou plus) qui peuplent notre Univers. Autour de notre étoile, comme probablement autour de toutes les étoiles, orbite donc son cortège planétaire, qui n'est rien d'autre que les quelques restes de la matière primordiale ayant formé le Soleil et qui n'ont pas été accrétés par lui. Cette matière est restée en orbite, constituant, suivant les forces en présence, des planètes rondes et bien identifiables (faites de roches, de glace et de gaz), ou des cailloux informes, ou encore restant parfois à l'état de poussières. On connaît pour l'instant plus de 160 satellites tournant autour de planètes, et le Minor Planet Center recensait, en janvier 2009, plus de 430.000 astéroïdes, auxquels s'ajoutent les anneaux des planètes Saturne, Jupiter, Uranus et Neptune, formés de milliards de blocs de glace, et les objets de la ceinture de Kuiper, des corps rocheux qui sont très difficiles à recenser car peu visibles.
DES MONDES ORGANISÉS ET STABLES : Au cours de la formation du système solaire, ces groupes de corps, comme tous les systèmes physiques, se sont organisés. Certains orbitent les uns autour des autres, comme les satellites autour de leur planète. D'autres suivent de plus gros corps qu'eux sur la même orbite, dans des zones appelées points de Lagrange, où les forces gravitationnelles exercées par le Soleil et par la planète s'équilibrent. On trouve de tels corps, appelés Troyens, essentiellement sur l'orbite de Jupiter mais aussi de Mars et de Neptune. Et très souvent, pour optimiser leur stabilité, planètes et astéroïdes ont calé leurs orbites les unes par rapport aux autres. C'est ainsi que Neptune boucle trois fois le tour du Soleil pendant que Pluton l'exécute deux fois. Ou que la Lune présente toujours la même face à la Terre, tout comme la planète naine Pluton et sa compagne Charon, tournant l'une autour de l'autre, présentent l'une à l'autre toujours le même paysage. Le jeu de ces résonances façonne le système solaire, en vidant certaines zones des corps qui s'y trouvent, mais aussi en créant des zones de stabilité.
Ce petit monde, bien organisé, se déploie sur des échelles complètement différentes. Un voyageur qui partirait du Soleil et parcourrait le système en s'en éloignant y trouverait des paysages diversifiés. Il y verrait d'abord Mercure, Vénus, la Terre et Mars, puis la ceinture d'astéroïdes. Autrement dit un ensemble de corps rocheux qui constitue le système solaire interne. Puis, bien plus loin (plus de cinq fois la distance entre le Soleil et la Terre), il entrerait dans le domaine des géantes gazeuses, beaucoup plus grosses (entre dix et trente fois) que les planètes rocheuses. En se retournant, il verrait tous ces corps orbiter sagement sur un même plan (le plan de l'écliptique), à quelques degrés près.
Ce n'est qu'en s'éloignant encore de la ceinture de Kuiper, la deuxième ceinture de petits corps située après Neptune, que le voyageur se retrouverait dans un monde à trois dimensions, beaucoup plus vaste encore : le nuage de Oort. Il s'agit de milliards de petits corps glacés, notamment des noyaux de comètes, qui enferment le système solaire dans une sphère, comme un cocon, mais qui sont trop éloignés pour être observés directement. La limite de ce nuage serait située à plus de mille fois la distance entre le Soleil et Pluton. Cet éloignement ne l'empêche pourtant pas d'interagir avec l'intérieur du système solaire, et de lui envoyer, périodiquement, des comètes, qui errent autour du Soleil sur des orbites parfois très allongées et éloignées du plan de l'écliptique.
Et tout ce petit monde bouge, et évolue sans cesse. Comme les comètes, les astéroïdes peuvent aussi échapper à leur ceinture et être éjectés vers l'extérieur du système solaire pour disparaître, ou au contraire vers l'intérieur pour s'abattre sur la Terre ou les autres planètes rocheuses. Autour des planètes géantes, les anneaux grossissent, alimentés par des satellites qui se fragmentent. Des satellites disparaissent donc, mais d'autres peuvent apparaître au gré des collisions et des agrégations. Malgré sa ronde qui semble immuable, notre système solaire change de visage, par petites touches. Ces changements impressionnistes ont certes lieu à des échelles de temps qui échappent à l'individu. Il n'empêche. Le système solaire vit.
S.B. - SCIENCE & VIE Hors Série > Mars > 2009 |