Selon la plupart des normes, l’espace est extrêmement vide, ne contenant en moyenne qu’un proton par quatre mètres cubes de volume. Dans cet océan cosmique, si incompréhensiblement désolé et vaste, des galaxies entières s’apparentent à des taches éparses d’écume marine — sans parler des étoiles, des planètes et d’autres objets moins importants qui s’estompent à l’insignifiance contre le vide. Car des amas aléatoires de matière à la dérive dans les profondeurs pour se trouver en quelque sorte semblent frôler le miraculeux.
Pourtant, ils se retrouvent, et en nombre surprenant. Les étoiles et les planètes lancent régulièrement des objets plus petits dans l’espace interstellaire comme conséquence incontournable de la mécanique orbitale. Et la découverte récente d’Oumuamua — un objet interstellaire mystérieux et premier en son genre espionné par hasard lorsqu’il est passé près de notre soleil l’année dernière – le confirme. Des extrapolations statistiques suggèrent qu’un quadrillion de milliards d’objets similaires peuvent se cacher encore invisibles dans les espaces sombres entre les étoiles de la Voie Lactée, si nombreux qu’il devrait toujours y avoir un passant aussi éloigné volant à travers la sphère théorique délimitée par l’orbite terrestre autour de notre étoile. Avec une taille estimée à environ un demi-kilomètre, ‘Oumuamua représente à certains égards la pointe de l’iceberg interstellaire; tout comme les grains de sable dépassent largement les gros rochers sur une plage, pour chaque corps de la taille d’un ‘Oumuamua errant dans la galaxie, il devrait y avoir beaucoup, beaucoup plus d’objets encore plus petits. Les scientifiques connaissent déjà de nombreux immigrants interstellaires microscopiques — des rayons cosmiques et des taches de poussière d’étoiles de la taille d’un micron qui frappent occasionnellement des vaisseaux spatiaux – mais à part ‘Oumuamua, rien de plus grand n’a jamais été définitivement trouvé.
Maintenant, deux chercheurs — Avi Loeb, titulaire de la chaire d’astronomie de l’Université Harvard, et Amir Siraj, étudiant de premier cycle à Harvard — affirment que cela a changé, arguant qu’un modeste météore observé en janvier 2014 était en fait un paria d’une autre étoile. Ils détaillent leur résultat dans une préimpression soumise pour publication évaluée par des pairs dans l’Astrophysical Journal Letters. Si elle est confirmée, cette découverte pourrait ouvrir une nouvelle frontière dans la détection et l’étude des météores interstellaires.
Une affirmation hyperbolique
« Les approches précédentes de ce problème consistaient à chercher vos clés sous un lampadaire, où notre soleil est la lampe éclairant son environnement et le passage d’objets interstellaires sont les clés », explique Loeb. « C’est une bonne technique — c’est ainsi que l’on a trouvé ‘Oumuamua — mais cela vous limite vraiment, en particulier pour essayer de comprendre la composition d’un objet. »
Pour leur étude, Loeb et Siraj ont utilisé une méthode différente, à la recherche de preuves d’objets interstellaires dans plus de trois décennies de données du Center for Near Earth Object Studies (CNEOS), un catalogue mondial de météores détecté par des réseaux de capteurs du gouvernement américain.
Parce qu’il devrait y avoir beaucoup plus d’objets interstellaires de plus petites tailles, Loeb dit: « il y a de fortes chances que ceux-ci nous apparaissent comme des météores, car les chances qu’ils croisent la Terre sont plus élevées. »Surveiller la traînée lumineuse d’un météore lorsqu’il brûle dans l’atmosphère de notre planète peut révéler non seulement la taille et la composition de l’objet, mais aussi sa trajectoire et sa vitesse par rapport à la Terre et au soleil. Si la vitesse d’entrée présumée d’un météore dépasse environ 42 kilomètres par seconde — la vitesse d’échappement du système solaire à proximité de la Terre — sa trajectoire pourrait être considérée comme « hyperbolique », ce qui signifie qu’il aurait pu s’agir d’un passant interstellaire « non lié » se déplaçant trop vite pour être capturé par la gravité du soleil.
Un seul événement dans la base de données CNEOS répondait aux critères conservateurs de Loeb et Siraj : une boule de feu au large des côtes de Papouasie-Nouvelle-Guinée le 8 janvier 2014. Selon l’analyse des données CNEOS par la paire, le météore mesurait un demi-mètre et pesait près de 500 kilogrammes, entrant dans l’atmosphère terrestre à près de 44 kilomètres par seconde avant d’exploser au-dessus de l’océan Pacifique. Fait révélateur, la piste du météore a montré qu’il n’avait pas touché la Terre de front, comme on pouvait s’y attendre d’un objet natif en mouvement rapide sur une orbite rétrograde autour de notre étoile. Au lieu de cela, il semblait s’être précipité par derrière, dépassant notre planète alors que la Terre se déplaçait autour du soleil — suggérant que sa vitesse réelle par rapport à notre système solaire avait été de plus de 60 kilomètres par seconde. En reconstituant le chemin le plus probable de l’objet vers la Terre, Loeb et Siraj n’ont trouvé aucune rencontre rapprochée antérieure avec Jupiter ou d’autres grands corps qui auraient pu augmenter sa vitesse.
Le cas du météore étant une roche provenant d’une autre étoile semblait presque trop beau pour être vrai, d’autant plus que les données CNEOS sont mieux interprétées avec prudence. Les sources principales du catalogue sont des satellites d’observation de la Terre classés exploités par l’armée américaine, qui peuvent enregistrer la luminosité, l’orientation et la durée des boules de feu entrant dans l’atmosphère de notre planète. Pour des raisons de sécurité nationale, le gouvernement refuse de divulguer des informations sur les sources potentielles d’incertitude dans les mesures secrètes des satellites.
« Au début, je n’y croyais pas », dit Siraj. Pendant une semaine, Loeb et lui ont vérifié à plusieurs reprises leur analyse des données CNEOS, arrivant toujours à la même conclusion: le météore devait avoir une origine interstellaire. En fin de compte, ils ont choisi de tester leurs méthodes sur un événement différent, beaucoup plus étudié – le météore de 20 mètres qui a explosé et fait des ravages sur la ville russe de Tcheliabinsk en 2013. En utilisant des enregistrements vidéo de la boule de feu de Tcheliabinsk, « nous avons dérivé son orbite en utilisant nos méthodes, et c’était un match très serré », explique Siraj. « Quand j’ai vu cela, j’ai pensé: « Oh mon dieu, c’est réel.’ »
Une Origine interstellaire de la Vie ?
La vitesse extrême estimée du météore était non seulement beaucoup plus élevée que celle des objets en orbite autour du soleil, mais aussi bien au-dessus de ce qui serait typique des autres systèmes voisins tourbillonnant à travers le mince disque étoilé de la Voie Lactée. Cela, dit Loeb, signifie que ses origines interstellaires présumées sont résolument exotiques. « Soit il provenait d’une étoile dans le disque épais de la galaxie », dit-il, « soit il provenait du disque mince de la galaxie, des régions internes d’un système planétaire où les objets orbitent à des vitesses plus élevées. »
L’analyse de la paire suggère également que des objets interstellaires de cette échelle frappent la Terre au moins une fois par décennie — ce qui signifie peut-être que près d’un demi-milliard ont plu sur notre planète tout au long de son histoire de 4,5 milliards d’années. Les étoiles proches de la nôtre devraient éjecter entre 0,2 et 20 masses terrestres de tels objets au cours de leur vie, estiment Loeb et Siraj — et à tout moment, de l’ordre d’un million devrait se trouver quelque part dans l’orbite terrestre autour du soleil.
De telles possibilités ont de profondes implications. « Certains de ces objets pourraient potentiellement transférer la vie entre les systèmes planétaires », dit Loeb, se référant à une vaste théorie connue sous le nom de panspermie (en grec ancien pour « toutes les graines ») qui postule que la vie a commencé dans l’espace et peut facilement migrer entre les planètes. En principe, des microbes extraterrestres abrités dans des roches projetées dans l’espace par un impact géant sur un monde porteur de vie pourraient survivre à un voyage interstellaire et à une entrée enflammée dans l’atmosphère d’une planète. Certains chercheurs ont postulé que cela pourrait même expliquer l’émergence précoce de la vie sur Terre, qui, selon les archives fossiles, s’est produite avec une rapidité choquante il y a plus de quatre milliards d’années, pratiquement dès que notre planète est devenue suffisamment fraîche pour abriter de l’eau liquide. « Si ce météore est bien interstellaire, il montre une preuve de concept », explique Loeb. « Bien sûr, il a brûlé, mais les plus gros et les plus rares ne le feront pas. Et nous n’avons pas besoin d’un impact chaque décennie pour semer la Terre primitive. »
Même si le météore de Loeb et Siraj avait réussi à atteindre la surface de la Terre, cependant, d’autres experts du sujet arcanique de la panspermie suggèrent qu’il n’aurait rien apporté de vivant avec elle. « Plus probablement, cet objet ne provient pas d’un corps habitable (beaucoup moins habité), mais plutôt d’un morceau d’un corps gelé ressemblant à une comète », explique Benjamin Weiss, scientifique planétaire et expert en météorites au Massachusetts Institute of Technology. Plus fondamentalement, dit Weiss, l’affirmation selon laquelle cette roche spatiale particulière était interstellaire est problématique. « Le catalogue de météores utilisé ne rapporte pas d’incertitudes sur la vitesse entrante », note-t-il. « Ces incertitudes doivent être quantifiées avant que ce météore puisse être accepté comme interstellaire. »
Incertitudes inconnues
C’est également le point de vue de Paul Chodas, responsable du catalogue CNEOS au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. « Chez CNEOS, nous publions simplement les données de la boule de feu qui nous sont rapportées; nous n’avons aucune information sur les incertitudes », dit-il.
En mars de cette année, explique Chodas, lui et d’autres membres du personnel de CNEOS ont signalé que le météore de Papouasie—Nouvelle-Guinée de 2014 était potentiellement interstellaire sur la base de leurs propres calculs de son orbite – mais n’ont pas publié ce résultat en raison de préoccupations concernant la qualité des données. L’affirmation « tout à fait extraordinaire » et « hautement spéculative » de Loeb et Siraj, dit-il, « ne repose que sur quelques chiffres probablement très incertains. »(Dans leur article, Loeb et Siraj citent des travaux antérieurs signalant que l’incertitude typique du catalogue CNEOS pour la vitesse d’un météore de la taille d’un mètre est inférieure à un kilomètre par seconde – un décalage insignifiant dans l’énorme vitesse mesurée de leur boule de feu interstellaire candidate.)
Interrogé sur les incertitudes du catalogue CNEOS fireball, Lindley Johnson, « officier de la défense planétaire » de la NASA, note que ses entrées représentent l’utilisation des données « d’une manière qui n’a jamais été, jamais prévue à l’origine. »Bien qu’initialement conçu comme une simple liste de temps, d’emplacements et de niveaux d’énergie des boules de feu, le catalogue a également commencé il y a plus de dix ans à incorporer des estimations de vitesse et de directivité pour des événements particulièrement riches en données, dans l’espoir que les chercheurs puissent utiliser ces projections pour traquer les champs de débris de météorites provenant de grosses boules de feu survenues au-dessus de la terre. Bientôt, des analystes particulièrement audacieux ont utilisé ces projections pour regarder dans le temps, reconstituant l’histoire orbitale potentielle des météores pour les relier, ainsi que les météorites qu’ils ont produites, à certaines familles d’astéroïdes. Cela « étendait déjà la crédibilité des données au-delà de tout ce qui était vraiment scientifiquement valide », explique Johnson. « Vous voulez maintenant spéculer sur la base de données si ténues que certaines pourraient être des objets interstellaires? Cela étend vraiment la crédibilité au-delà du point de rupture pour moi. »
Peter Brown, astronome planétaire et expert en météores de premier plan à l’Université Western du Canada, affirme que même si le catalogue CNEOS est en moyenne de très haute qualité, la validité d’un point de données unique — en particulier pour les météores plus petits — reste discutable. « Statistiquement, je pense que les orbites, les vitesses et les trajectoires dérivées du catalogue sont correctes », dit-il. « Mais nous ne savons tout simplement pas lesquels sont bons et lesquels sont mauvais. »De plus, dit Brown, parmi les milliers de petites boules de feu précédemment détectées par d’autres enquêtes indépendantes utilisant des caméras au sol et des stations radar, aucune n’a clairement montré une trajectoire hyperbolique. « Si un dixième ou un vingtième pour cent de la population était hyperbolique comme le prétendent Loeb et Siraj, vous vous attendez à avoir un bon nombre d’hyperboliques dans les données des réseaux au sol – mais nous ne le voyons pas. »
Malgré tout, Brown ajoute: « C’est une chose fantastique que d’autres viennent de disciplines différentes et appliquent leurs propres approches à cet ensemble de données riche…. Les météorites interstellaires doivent frapper l’atmosphère terrestre, et les boules de feu sont le moyen naturel de les rechercher. Nous devons simplement les trouver de manière convaincante, d’une manière qui ne peut pas être rejetée comme des incertitudes de mesure. »
Cela fait naturellement partie du grand plan de Loeb et Siraj. La prochaine étape dans la quête des météores interstellaires, disent-ils, consiste à s’assurer que les boules de feu potentiellement hyperboliques peuvent non seulement être détectées, mais également caractérisées. Observée avec le bon équipement, la lumière d’une boule de feu peut être divisée en un spectre multicolore qui agit comme un « code—barres » pour révéler la composition chimique de l’objet – un indice essentiel pour savoir s’il s’est formé ou non autour de notre soleil.
« Toutes les quelques années, nous devrions avoir l’un de ces météores hyperboliques », dit Loeb. « Si nous nous assurons simplement que les observateurs signalent des boules de feu avec des vitesses excessives, nous devrions être en mesure de mettre en place des relevés spectroscopiques pour obtenir le spectre de chacun lorsqu’il brûle dans l’atmosphère et en effet démontrer une origine au-delà de notre système solaire. C’est sûrement quelque chose qui vaut la peine d’investir! »