Némésis (étoile)

Némésis est le nom donné à un hypothétique compagnon du Soleil formant avec celui-ci un système binaire à très longue période.

Ce compagnon serait une étoile très peu lumineuse, voire une naine brune non détectée à ce jour.

Son orbite serait très excentrique, amenant celui-ci à s'approcher assez près du Soleil à chaque révolution (d'une durée d'environ 26 millions d'années). La proximité du compagnon causerait alors des perturbations dans le Nuage de Oort, amenant un certain nombre de comètes s'y trouvant à plonger vers le système solaire interne. Cet afflux de comètes dans la région où sont situées les planètes donnerait lieu à des risques accrus de collision entre ces comètes et la Terre, et pourrait être responsable d'une grande partie des grandes extinctions des espèces vivantes.

Le nom de Némésis est tiré de la mythologie grecque, où il représente la déesse de la vengeance.

Cet astre hypothétique ne doit pas être confondu avec l'astéroïde (128) Némésis.

L'hypothèse Némésis est l'œuvre de Richard A. Muller, travaillant à l'université de Californie à Berkeley. Elle a été proposée en 1984.

L'idée de R. A. Muller résulte de l'annonce de la découverte d'une périodicité (aujourd'hui très controversée, voir extinction massive) dans les dates des grandes extinctions des espèces vivantes sur Terre, ainsi que de la proposition faite par le Prix Nobel de physique Luis Alvarez en 1980 que l'extinction des dinosaures (dite extinction du Crétacé) ait eu pour origine un impact cométaire.

Muller a ainsi proposé qu'une perturbation périodique du Nuage de Oort, lieu où résident la majeure partie des comètes du Système Solaire soit à l'origine des grandes extinctions. La perturbation serait causée par un compagnon du Soleil dont l'orbite se rapprocherait périodiquement du Soleil.

D'après la troisième loi de Kepler, un corps orbitant autour du Soleil avec une période de 26 millions d'années aurait une orbite dont la taille (demi-grand axe) serait d'environ 90 000 unités astronomiques, soit plus d'une année-lumière.

Pour expliquer que ce compagnon hypothétique n'ait pas été détecté, il faut donc supposer que celui-ci soit extrêmement peu brillant, et soit donc une étoile de faible masse (naine rouge) ou une étoile avortée (naine brune), ce qui en fait un corps significativement plus léger que le Soleil.

L'hypothèse d'une période de 26 millions d'années ajouté au fait que Némésis serait responsable du déclenchement de l'extinction des dinosaures lors d'un précédent passage au périastre indique qu'elle serait aujourd'hui située au voisinage de l'apoastre, c'est-à-dire de son point le plus éloigné du Soleil. Pour provoquer périodiquement un excès de comètes dans le système solaire interne, elle doit également avoir une excentricité importante de façon à pénétrer le plus profondément dans le Nuage de Oort à chaque révolution.

Il a été calculé qu'une étoile de 0,6 masse solaire aurait une influence négligeable sur le Nuage de Oort si celle-ci le traversait à son extrémité (voir ci-dessous). Pour affecter significativement le Nuage de Oort, Némésis devrait certainement avoir une distance minimale d'approche au Soleil inférieure à une demi-année lumière, ou alors une masse significativement plus grande que 0,6 masse solaire. Dans un tel cas sa luminosité aurait été telle qu'elle aurait été détectée et identifiée depuis longtemps.

Némésis n'ayant pas été détectée, elle doit nécessairement avoir une distance d'approche plus faible qu'une demi-année lumière et une masse très faible. Même dans ce cas il semble difficile d'expliquer pourquoi elle n'a pas été détectée. Muller prétend que c'est parce qu'elle se situe dans une région du ciel très dense en étoiles, à savoir celle du centre galactique (constellation du Sagittaire).

Au-delà de l'idée générale d'un astre obscur, compagnon du Soleil, aucune prédiction quantitative n'a été effectuée par Muller et ses collaborateurs. En particulier, il n'a pas été prouvé qu'il existe une plage de masse et de paramètres orbitaux pouvant expliquer l'éventuelle périodicité dans les extinctions massives et la non détection directe de Némésis.

Muller affirme que le fait que de nouvelles naines rouges soient régulièrement découvertes dans un rayon de 10 à 20 parsecs autour du Soleil est une indication forte du fait que de nombreux astres de ce type et près du Soleil restent à découvrir.

Néanmoins, Némésis ne peut être située à guère plus de 2 années lumière du Soleil, ce qui en ferait un astre significativement plus lumineux (environ 6 magnitudes de différence par rapport à une distance de 10 parsecs) et donc bien plus facile à détecter à caractéristiques physiques identiques. De plus, si Némésis s'éloigne à plus de deux années lumière du Soleil à chaque révolution, cela rend son orbite très sensible aux perturbations des autres astres environnants (par exemple, Proxima du Centaure est située à moins de 4,5 années lumière du Soleil).

Muller n'a pas effectué de calcul de la stabilité éventuelle de Némésis, mais un tel calcul a été fait en 1984 par J. G. Hills, et donne un résultat négatif. Muller conteste ce dernier résultat, et le présente comme compatible avec les calculs effectués par son collaborateur Piet Hut qui concluent à une stabilité de l'orbite de Némésis sur le dernier milliard d'années.

Le fait que Némésis ait pu se former en même temps que le Soleil, et par suite rester dans une orbite à très longue période pendant près de 5 milliards d'années n'est pas affirmé avec certitude par Muller. Il indique par ailleurs que le peu de succès de sa théorie est uniquement dû à une présentation biaisée de ces deux résultats par l'éditeur de la revue Nature.

En tout état de cause, après une brève période d'intérêt l'hypothèse de Némésis n'a pas donné lieu à une littérature scientifique notable depuis 1990 malgré de très nombreuses tentatives de la part de Muller et ses collaborateurs pour promouvoir cette hypothèse.

Aujourd'hui, l'hypothèse d'un compagnon distant et obscur du Soleil semble extrêmement peu crédible, bien que la possibilité qu'un astre passant ponctuellement au voisinage du Nuage de Oort puisse le perturber significativement est avérée (voir ci-dessous). Un tel astre est parfois appelé Némésis, y compris quand il perturbe le disque circumstellaire d'un autre astre.

Si l'hypothèse de Némésis reste peu convaincante, la possibilité que des événements astronomiques soient reliés à des grandes extinctions a donné lieu à de nombreuses études. En particulier, il a été proposé d'expliquer l'éventuelle périodicité des extinctions massives par des oscillations du Soleil autour du plan galactique, chaque traversée du plan galactique augmentant les chances qu'un petit corps s'en approche suffisamment près pour perturber le Nuage de Oort.

Des calculs ont été effectués pour vérifier si une étoile aujourd'hui située au voisinage du Soleil s'en était approchée significativement dans le passé ou allait s'en rapprocher dans un futur proche. Une étude menée en 1999 a montré que les deux étoiles les plus susceptibles de causer des perturbations dans le Nuage de Oort suite à un passage rapproché du Soleil sont Algol il y a 7,3 millions d'années et Gliese 710 dans 1,4 million d'années.

La perturbation la plus importante, calculée sur une période de 10 millions d'années, est celle causée par Gliese 710, qui se trouvera alors dans le Nuage de Oort. Lors de ce passage rapproché, elle causera un excès estimé d'une comète par an, plongeant vers le Système Solaire interne, ce qui représente une augmentation du taux de comètes relativement modeste et n'ayant pas de probabilité notable de produire un événement catastrophique conduisant à une extinction. Il n'est par contre pas possible d'effectuer la même analyse pour des époques plus anciennes car les mesures des mouvements propres et parallaxes des étoiles concernées, beaucoup plus distantes sont trop imprécises à l'heure actuelle.