3I/ATLAS : La physique des particules de poussière « impossibles » qui sont beaucoup plus grosses

Opinion | What Then Studio

Alors même que nous pensions comprendre les mécanismes de notre système solaire, l'objet interstellaire 3I/ATLAS semble bouleverser toutes les règles. Dans une nouvelle analyse publiée le jour de Noël, l'astronome Avi Loeb, de Harvard, met en lumière une anomalie flagrante dans le comportement de cet objet, notamment concernant son imposante « anti-queue » orientée vers le Soleil. Si les calculs de Loeb se confirment, nous avons affaire à un objet qui perd de la matière d'une manière impossible pour une comète naturelle. Chez WhatThenStudio, nous pensons que cette découverte passe du statut de simple curiosité à celui de preuve irréfutable.

L'avion impossible pointant vers le soleil

La plupart d'entre nous connaissent le fonctionnement des comètes : elles s'approchent du Soleil, la glace se réchauffe et une queue de poussière et de gaz est expulsée de l'étoile par la pression intense du rayonnement solaire. C'est un principe physique fondamental. Cependant, des images récentes de 3I/ATLAS révèlent un jet très collimaté s'étendant sur au moins 400 000 kilomètres en direction du Soleil.

C'est là que les calculs se compliquent. La lumière du Soleil exerce une pression. Pour qu'une particule parcoure 400 000 km malgré cette pression, elle doit être lancée avec une impulsion incroyable. Si ces particules étaient de la poussière submicronique classique, comme celle que l'on trouve dans les comètes (un peu comme la fumée de cigarette), le Soleil les arrêterait presque instantanément. Elles n'ont tout simplement pas la masse nécessaire pour lutter contre le vent solaire.

Le paradoxe de la physique : des rochers, pas de la poussière

L'analyse de Loeb impose des contraintes strictes sur la nature de ce matériau. Pour vaincre la pression de radiation solaire et atteindre la distance observée, les particules doivent être nettement plus grosses que la poussière ordinaire ; plus précisément, leur rayon doit être supérieur à 1 micron. Ceci leur assure une masse suffisante par rapport à leur surface pour éviter d'être immédiatement repoussées par le vent.

Ainsi, 3I/ATLAS ne perd pas de poussière ; elle perd plutôt quelque chose qui ressemble davantage à du sable grossier ou à des grains lourds. Ce seul fait la rend anormale. Dans les comètes connues, la lueur visible est principalement due à de minuscules particules qui diffusent efficacement la lumière du soleil. Ici, la lueur est principalement due à des « blocs » (relativement parlant).

Le problème de la traînée : Trop lourd pour voler ?

Voici le paradoxe : si les particules doivent être grosses pour résister à la lumière du soleil, elles doivent aussi être petites pour être entraînées par le gaz de la comète. Dans une comète naturelle, la poussière est arrachée de la surface par la sublimation de la glace (gaz). Loeb calcule que si ces particules sont suffisamment grosses pour survivre au voyage vers le Soleil, elles sont trop lourdes pour que le gaz puisse les accélérer aux vitesses requises.

Le « temps de traînée » — le temps nécessaire au gaz pour propulser la particule jusqu'à une certaine vitesse — serait supérieur au temps nécessaire à la dissipation du gaz dans l'espace. Comme le souligne Loeb, pour les particules submicroniques, la vitesse requise est « irréalisable ». Pour les particules plus grosses, le gaz ne peut tout simplement pas les propulser suffisamment vite avant de se raréfier.

Limites naturelles vs. sources exotiques

Ceci nous amène à la partie la plus troublante de ces résultats. Les contraintes établies par Loeb — les particules doivent mesurer plus d'un micron pour résister à l'attraction solaire, mais moins de 100 microns pour être entraînées par les gaz — créent une fenêtre de tolérance extrêmement étroite, voire impossible, pour un objet naturel.

Cependant, Loeb précise que ces exigences ne s'appliquent qu'à une comète naturelle dont l'antirequeue provient de la sublimation de glace. Si le mécanisme à l'origine de cette comète est différent, les règles changent.

L'hypothèse de la fusée

Loeb souligne, avec une nuance subtile mais cruciale, qu'une « source exotique », comme les gaz d'échappement d'une fusée, ne serait pas soumise à ces limites de traînée. Un système de propulsion artificielle pourrait conférer aux particules et aux gaz une « vitesse d'éjection arbitraire », indépendamment de leur taille.

Cela suggère que si 3I/ATLAS est artificiel, l'anti-queue pourrait ne pas être une queue du tout ; il pourrait s'agir d'un panache de gaz d'échappement. Ceci expliquerait parfaitement pourquoi la matière se déplace si vite et est si fortement collimatée (dans un cône de 8 degrés) dans une direction qui défie les lois naturelles de la pression solaire.

Notre point de vue subjectif : Pourquoi c’est important

Nous essayons de garder les pieds sur terre, mais il devient de plus en plus difficile de balayer d'un revers de main l'hypothèse que 3I/ATLAS n'est « qu'un simple caillou ». Lorsqu'il faut tordre les lois de la physique de la diffusion cométaire pour expliquer pourquoi de la poussière « lourde » vole dans la mauvaise direction à des vitesses impossibles, il est peut-être temps d'envisager une autre piste.

L'analyse de Loeb est une manière polie et mathématique de dire : « Ceci ne ressemble pas à un phénomène naturel. » Si l'objet éjecte des particules trop grosses pour être arrêtées par la lumière du soleil et trop lourdes pour être repoussées par un gaz, alors qu'est-ce qui les propulse ? La théorie de la « fusée » n'est plus une simple spéculation de science-fiction ; elle devient une solution plausible à une équation physique qui, autrement, ne tient pas la route.

Que va-t-il se passer ensuite ?

La prochaine étape est la spectroscopie. Loeb suggère qu'une mesure directe du décalage Doppler du jet dirigé vers le Soleil par rapport au noyau pourrait nous donner la vitesse précise de ces particules. Si cette vitesse confirme les vitesses élevées calculées dans cet article, l'hypothèse de la « comète naturelle » sera solidement étayée.

D’ici là, 3I/ATLAS demeure le mystère le plus fascinant du ciel. Nous suivrons de près les données Doppler, car si ce jet se déplace plus vite que la glace ne peut le propulser, nous ne sommes pas seuls. Source : 3I/ATLAS émet des particules beaucoup plus grosses que la poussière diffusant la lumière du soleil.