La fin du Soleil pourrait déclencher un chaos inimaginable dans notre Système solaire : les nouvelles simulations inquiètent

C'est expliqué depuis longtemps, quand notre Soleil aura 5 à 7 milliards d'années, il deviendra pendant quelque temps une géante rouge en se dilatant, puis se contractera pour passer le reste de son existence sous forme d'une naine blanche, contenant presque une masse solaire mais dans un volume de la taille de la Terre.

En effet, en gonflant, il deviendra instable et perdra de la matière qu'il éjectera. Ses couches supérieures engloutiront certainement Mercure et Vénus, vaporisant leurs roches. Pour la Terre, son destin est plus incertain, mais elle sera certainement portée à des températures très élevées. De toute façon, elle sera devenue inhabitable bien avant, dans un milliard d'années environ.

Pourquoi ? Tout simplement parce la luminosité du Soleil croît lentement, de sorte que dans un milliard d'années notre Planète Miracle recevra tellement d'énergie chaque année que ses océans se mettront à bouillir !

Que peut-on dire du destin des planètes externes, de Jupiter à Neptune ? On pensait qu'elles au moins subsisteraient plus ou moins et on a parfois évoqué la possibilité lointaine que des descendants biologiques d'Homo sapiens pourraient avoir l'opportunité de survivre sur des lunes de ces géantes devenues plus chaudes et avec leurs glaces transformées en eau liquide.

Extrait du documentaire Du Big bang au Vivant (ECP Productions, 2010), Jean-Pierre Luminet parle de l'évolution des étoiles de type solaire, leur transformation en géantes rouges, puis en naines blanches. © Jean-Pierre Luminet

Des perturbations gravitationnelles mieux prises en compte

Ce scénario est sans doute mis à mal par une découverte surprise exposée dans un article de The Astrophysical Journal Letters et dont une version en accès libre existe sur arXiv. On le doit aux astrophysiciens théoriciens Konstantin Batygin et Jim Fuller, du California Institute of Technology (Caltech), et Fred Adams, de l'université du Michigan.

Konstantin Batygin n'est pas un inconnu, il est célèbre pour avoir été à l’origine, en janvier 2016, de l’hypothèse de l’existence d’une neuvième planète dans le Système solaire, avec son collège du Caltech, l'astronome Michael E. Brown. Avec ses collègues, il a fait de nouvelles simulations du futur du Système solaire en tenant compte des éjections de masse du Soleil en phase géante rouge.

Comment le Système solaire pourrait être plongé dans le chaos

Dans notre Univers, les étoiles se croisent. Et se recroisent. Les astronomes le savent depuis longtemps. Mais imaginez un instant qu’une étoile s’approche de notre Soleil… Même de relativement loin, elle pourrait tout simplement détruire notre Système solaire.... Lire la suite

Les modèles traditionnels supposaient que le Système solaire externe resterait stable pendant des milliards d'années, jusqu'à ce que le passage d'une étoile voisine vienne éventuellement le perturber. Mais le champ de gravité du Soleil en étant modifié par ses pertes de masse en phase géante rouge, cela doit nécessairement agir comme une perturbation gravitationnelle modifiant les orbites des planètes géantes.

Un futur chaotique

On pouvait penser que des modifications chaotiques en résulteraient et c'est bien ce que les astrophysiciens ont souvent trouvé dans les centaines de simulations numériques qu'ils ont conduites en suivant deux grands types de scénarios.

Le passé chaotique du Système solaire trahi par la géologie

En combinant la mémoire géologique de la Terre concernant les cycles de Milankovitch avec les équations de la mécanique céleste, il a été possible de remonter dans le passé des trajectoires des planètes du Système solaire au-delà de 60 millions d'années. Les trajectoires déterminées, il y a 200 millions d'années, confirment l'influence du chaos.... Lire la suite

Le premier suppose des éjections successives, transitoires et donc discontinues de matière et le second une perte de masse lente et continue. Les amplitudes des éjections étant variables dans les diverses simulations effectuées.

Les instabilités découvertes par les chercheurs ne se manifestaient pas tout de suite et les simulations ont porté sur l'évolution des géantes pendant trois milliards d'années. Mais jusqu'à 96 % des systèmes planétaires simulés sont devenus instables dans les trois milliards d'années suivant la transformation du Soleil en naine blanche.

Dans certaines simulations, des planètes ont été expulsées du Système solaire, tandis que dans d'autres, Uranus et Neptune ont simplement échangé leurs positions orbitales.

Toutefois, lorsque les épisodes de perte de masse étaient moins importants que dans les cas précédents, certaines des configurations orbitales des géantes sont restées stables.