Bien que le sol sous nos pieds semble solide et calme (la plupart du temps), rien dans cet univers ne dure éternellement. Un jour, notre Soleil mourra, éjectant une partie importante de sa masse, avant que son noyau ne se rétrécisse en une naine blanche, drainant progressivement la chaleur jusqu'à ce que mille billions d'années plus tard, il ne soit plus qu'une pierre froide, sombre et morte.
Mais il n'y aura pas d'autre partie du système solaire à ce moment-là. Selon de nouvelles simulations, les planètes n'ont besoin que de 100 milliards d'années pour voler à travers la galaxie, laissant le Soleil mourant loin derrière. Les astronomes et les physiciens tentent de comprendre le destin final du système solaire depuis au moins des centaines d'années.
"Comprendre la stabilité dynamique à long terme du système solaire est l'un des domaines les plus anciens de l'astrophysique, remontant à Newton lui-même, qui a suggéré que les interactions interplanétaires finiraient par conduire à l'instabilité du système", ont écrit les astronomes dans leur nouvel article.
Mais c'est beaucoup plus compliqué qu'il n'y paraît. Plus le nombre de corps participant à un système dynamique, en interaction les uns avec les autres, est grand, plus ce système devient complexe et plus il est difficile à prévoir. C'est ce qu'on appelle un problème N-corps.
En raison de cette complexité, il est impossible de prédire de manière déterministe les orbites des objets du système solaire à certains intervalles de temps. Après cinq à dix millions d'années, la confiance s'envole par la fenêtre. Mais si nous pouvons comprendre ce qui arrive à notre système solaire, cela nous dira quelque chose sur la façon dont l'univers peut évoluer à des échelles de temps bien au-delà de son âge actuel de 13,8 milliards d'années.
En 1999, les astronomes ont prédit que le système solaire se désintégrerait lentement sur une période d'au moins un milliard de milliards (ou quintillions) d'années. Selon leurs calculs, c'est exactement le temps qu'il faut aux résonances orbitales de Jupiter et de Saturne pour séparer Uranus. Cependant, ce calcul ne tient pas compte de certains facteurs importants qui pourraient détruire le système solaire plus tôt.
D'abord, c'est le Soleil.
Après 5 milliards d'années, avant la mort, le Soleil deviendra une géante rouge, avalant Mercure, Vénus et la Terre. Il éjectera alors près de la moitié de sa masse emportée par le vent stellaire dans l'espace ; la naine blanche qui restera à sa place ne représentera que 54 % de la masse actuelle du Soleil. Cette perte de masse affaiblira l'emprise gravitationnelle du Soleil sur les planètes, Mars, les géantes extérieures de gaz et de glace, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
Deuxièmement, parce que le système solaire tourne autour du centre galactique, d'autres étoiles doivent s'approcher suffisamment pour perturber les orbites des planètes. "Si nous prenons en compte la perte de masse stellaire et le gonflement des orbites des planètes extérieures, ces rencontres deviendront plus influentes", écrivent les chercheurs. En tenant compte de ces effets supplémentaires dans leurs calculs, l'équipe a exécuté 10 simulations à N corps pour les planètes extérieures à l'aide du puissant moteur général cluster HOFFMAN2. Ces simulations ont été divisées en deux phases : avant la fin de la perte de masse du Soleil et la phase qui se produit après. Bien que 10 simulations ne constituent pas un échantillon statistique fiable, l'équipe a découvert qu'un scénario similaire se produisait à chaque fois.
Une fois que le Soleil aura terminé son évolution en une naine blanche, les planètes extérieures auront une grande orbite mais resteront relativement stables. Jupiter et Saturne, cependant, seront dans une résonance constante de 5: 2 - pour chaque cinq fois que Jupiter orbite autour du Soleil, Saturne orbite deux fois (cette résonance possible a été suggérée à plusieurs reprises, notamment par Isaac Newton lui-même).
Ces orbites étendues, ainsi que les caractéristiques de résonance planétaire, rendront le système plus sensible aux influences stellaires. Dans 30 milliards d'années, de telles perturbations stellaires transformeront ces orbites stables en orbites chaotiques, entraînant la perte rapide de la planète. Toutes les planètes sauf une s'envoleront de leurs orbites et deviendront des planètes voyous.
Cette dernière planète solitaire existera encore 50 milliards d'années, mais son sort sera décidé. Finalement, il sera également désorbité par l'attraction gravitationnelle des étoiles qui passeront devant lui. Après tout, 100 milliards d'années après que le Soleil se soit transformé en naine blanche, le système solaire aura disparu.
Il s'agit d'une période beaucoup plus courte que celle proposée en 1999. Et, comme le notent soigneusement les chercheurs, cela dépend des observations actuelles de l'environnement galactique local et des estimations du transit stellaire, qui sont susceptibles de changer. Ce n'est donc en aucun cas gravé dans le marbre. Même si les estimations sur l'échelle de temps de la mort du système solaire changent vraiment, il reste encore plusieurs milliards d'années. La probabilité que l'humanité vivra assez longtemps pour voir cela est très mince.
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