Némésis : La Théorie de l’Étoile Compagne du Soleil

Illustration de la théorie de Némésis, étoile compagne hypothétique du Soleil — Illustration d’une étoile compagne du Soleil, naine brune ou naine rouge.
Source image : astronoo.com (nouvelle fenêtre) — image générée par IA, domaine public.

Résumé scientifique

L'hypothèse de Némésis propose l'existence d'une étoile compagne du Soleil, sur une orbite elliptique, qui perturberait le nuage d'Oort tous les 26 à 30 millions d'années, provoquant des pluies de comètes et des extinctions massives. Proposée en 1984 pour expliquer la périodicité observée dans les fossiles, cette théorie n'a jamais été confirmée. Les relevés infrarouges modernes (WISE) n'ont détecté aucun objet compatible, et la stabilité orbitale d'une telle compagne sur des milliards d'années est compromise par les perturbations galactiques. Cependant, la naissance du Soleil dans un amas stellaire rend très probable l'existence d'une étoile jumelle dans son passé, aujourd'hui dispersée.

Le Soleil a-t-il une étoile jumelle cachée nommée Némésis ?

Non, il n'existe actuellement aucune preuve directe de l'existence de Némésis. Les études astronomiques, comme celles du satellite WISE, n'ont trouvé aucune naine brune ou étoile faible correspondant à cette hypothèse. De plus, une orbite stable sur des milliards d'années est difficile à maintenir. En revanche, il est très probable que le Soleil ait eu une ou plusieurs étoiles compagnes à sa naissance, dans son amas d'origine. Ces compagnes ont été éjectées par des interactions gravitationnelles il y a longtemps, et l'une d'elles pourrait être l'ancêtre de l'hypothétique Némésis, aujourd'hui perdue dans la Galaxie.

À découvrir aussi

Poursuivez votre exploration de l'Univers avec ces sujets :

Origine de l’hypothèse: Némésis, l’étoile sœur manquante

L’idée d’une étoile compagne au Soleil, baptisée Némésis, trouve son origine dans l’observation de cycles d’extinctions massives semblant se produire tous les 26 à 30 millions d’années. Dans les années 1980, les chercheurs David Raup (1933-2015) et Jack Sepkoski (1948-1999) ont mis en évidence ces cycles à partir des archives fossiles.

Pour expliquer ces extinctions périodiques, les astronomes Richard A. Muller (1944-), Marc Davis (1947-) et Piet Hut (1952-) ont proposé en 1984 l’existence d’une étoile compagne faiblement lumineuse sur une orbite très elliptique autour du Soleil. Cette étoile, baptisée Némésis, pourrait, à chaque passage rapproché, perturber les trajectoires des comètes du nuage d’Oort (région sphérique contenant des milliards de petits corps glacés à la frontière du Système solaire) et provoquer une pluie de projectiles vers le Système solaire interne.

N.B. :
Dans la dynamique galactique, une étoile isolée peut résulter d’interactions gravitationnelles violentes au sein de son amas natal. Environ 70 % des étoiles massives sont aujourd’hui observées en systèmes multiples, suggérant que la solitude du Soleil est probablement une situation acquise secondairement.

Recherches et controverses

Malgré des décennies de recherche, aucune preuve directe de l'existence de Némésis n'a été trouvée. Les surveys astronomiques modernes comme WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) ont cartographié le ciel dans l'infrarouge et n'ont détecté aucun objet de type naine brune ou étoile faible aux distances proposées pour Némésis. De nombreux astronomes considèrent l'hypothèse de Némésis comme improbable, pour les raisons suivantes:

Absence de détection: dans les surveys infrarouges sensibles, aucun objet compatible avec Némésis n’a été observé dans les données. Cela exclut les hypothèses de naines brunes ou rouges relativement chaudes et massives à moins de ~1,5 a.l. du Soleil.
Difficulté à maintenir une orbite stable: sur des milliards d'années dans un environnement galactique perturbé, les rencontres avec d’autres étoiles, surtout dans le bras galactique ou dans l’amas natal du Soleil, provoquent des perturbations gravitationnelles significatives, modifiant l’excentricité ou l’inclinaison de l’orbite de la compagne.
Périodicité des extinctions: les grandes extinctions varient fortement (de 51 Ma à 135 Ma), ce qui masque l’idée d’un cycle strict et les petites extinctions sont irrégulières et aléatoires.
Pluies de comètes périodiques: les perturbations du nuage d’Oort, qui envoient des comètes vers le Système solaire interne, n’ont pas forcément besoin d’une étoile compagne pour se produire. La force de marée de la Voie lactée sur le nuage d’Oort ou le passage d'étoiles proches, suffisent à provoquer des perturbations.

N.B. :
Le nuage de Oort est une région "théorique" située entre 2 000 et 100 000 unités astronomiques du Soleil, contenant des milliards de noyaux cométaires extrêmement petits et sombres. Son existence est déduite à partir de quelques orbites de comètes à longue période qui arrivent de toutes les directions possibles, formant une sphère autour du système solaire.

L’idée d’un passé binaire du Soleil conserve un intérêt astrophysique

Les études récentes sur les formations stellaires montrent que plus de 60 % des étoiles de type solaire naissent en systèmes binaires ou multiples. Les travaux de Steven Stahler (Université de Californie, 2017) suggèrent que le Soleil a très probablement eu une étoile jumelle à sa naissance, séparée par des interactions gravitationnelles au sein de son amas d’origine.

Cette compagne "Némésis", si elle a existé, aurait très bien pu être éjectée du système solaire primitif. En effet, les étoiles naissent rarement dans l'isolement mais au sein d'amas stellaires (regroupement dense de jeunes étoiles nées du même nuage moléculaire) denses. Les interactions gravitationnelles rapprochées entre jeunes étoiles dans ces environnements chaotiques sont fréquentes et peuvent facilement séparer des paires binaires naissantes.

Ainsi, le Soleil a très probablement eu une ou plusieurs étoiles compagnes dans sa jeunesse, mais celles-ci auraient été arrachées par des perturbations gravitationnelles. L'hypothétique Némésis, si elle a existé, orbiterait aujourd'hui de manière indépendante autour du centre galactique, à des années-lumière de nous, ou aurait été capturée par un autre système stellaire. Cette possibilité rend d'autant plus difficile la recherche d'un tel objet aujourd'hui.

Références

FAQ : Tout savoir sur l'hypothétique étoile Némésis

Quelle est l'origine de l'hypothèse de Némésis ?

L'hypothèse a été formulée en 1984 par Muller, Davis et Hut pour expliquer un cycle apparent d'extinctions massives observé dans les archives fossiles, qui semblait se reproduire tous les 26 à 30 millions d'années. Ils ont proposé qu'une étoile compagne du Soleil, sur une orbite très elliptique, perturbe le nuage d'Oort à chaque passage, envoyant une pluie de comètes vers l'intérieur du Système solaire.

Pourquoi la plupart des astronomes rejettent-ils aujourd'hui l'hypothèse de Némésis ?

Principalement pour trois raisons : 1) L'absence de détection par les relevés infrarouges sensibles comme WISE, qui n'ont trouvé aucun objet compatible. 2) La difficulté à maintenir une orbite stable sur des milliards d'années à cause des perturbations galactiques. 3) L'irrégularité des extinctions dans les archives fossiles, qui ne correspondent pas à un cycle strict et peuvent s'expliquer par d'autres causes (marées galactiques, passages d'étoiles).

Que dit la science moderne sur le passé binaire du Soleil ?

Les études sur la formation stellaire indiquent que plus de 60 % des étoiles de type solaire naissent en systèmes binaires ou multiples. Il est donc très probable que le Soleil ait eu une étoile jumelle à sa naissance, au sein de son amas d'origine. Cependant, les interactions gravitationnelles dans cet amas dense ont probablement éjecté cette compagne il y a des milliards d'années, ce qui rend sa recherche actuelle extrêmement difficile.