Résumé

Les astéroïdes et les comètes, vestiges des premières étapes du système solaire, sont essentiels à notre compréhension de sa formation et de son histoire, et peut-être même de l’origine de la vie, en tant que source d’eau et de matière organique sur notre Terre primitive. Une source toujours intrigante de comètes à longue période, avec de grandes excentricités et inclinaisons, est le nuage hypothétique d’Oort. Ces objets peuvent être amenés à se déplacer dans la région interne du système solaire ou être éjectés dans l’espace interstellaire ; de même, des objets interstellaires provenant d’autres étoiles ont également visité notre système solaire. Cette région externe, qui est l’interface entre la dynamique du système solaire et l’environnement stellaire et le potentiel galactique, touche à différents domaines de l’astronomie. Tous ont d’ailleurs connu un développement récent grâce aux résultats de la récente publication des données de la mission européenne Gaia et présentent un potentiel avec les futures publications de Gaia, le LSST et d’autres programmes d’étude, ainsi que la mission Comet Interceptor.

Nous avons constitué une équipe internationale à l’ISSI pour travailler sur ce sujet ;
https://teams.issibern.ch/outermostsolarsystem/
et nous tiendrons notre réunion de lancement à Paris. Deux autres réunions de l’équipe auront lieu à l’ISSI à Berne.

Justification scientifique

Les petits corps du système solaire situés bien au-delà de Neptune – des objets transneptuniens (TNO) aux objets de la nuée d’Oort – se trouvent à l’interface entre la sphère d’influence du Soleil et son environnement interstellaire. Leur dynamique est façonnée par l’influence gravitationnelle à la fois de notre système solaire et de l’environnement stellaire et galactique dans lequel il a évolué au fil du temps. En outre, étant les objets les plus primitifs, ils sont les témoins de la formation et de l’évolution dynamique de la partie la plus externe du système solaire. En effet, leur dynamique est structurée par ce mélange complexe d’interactions provenant de l’intérieur par les planètes géantes et de l’extérieur par les rencontres stellaires, ainsi que par le potentiel galactique le long de l’évolution orbitale de l’ensemble du système solaire dans la Voie lactée.

Notre objectif est de comprendre comment les interactions planétaires et stellaires ont façonné le système solaire externe depuis sa formation il y a environ 4,5 milliards d’années. Notre approche repose sur la combinaison des connaissances acquises grâce aux progrès de l’observation des populations de TNO et de comètes (principalement issues d’études récentes et du projet Rubin/LSST qui débutera prochainement) et des connaissances et modélisations de pointe de l’environnement stellaire et galactique local (dont une grande partie provient de la mission Gaia). Nous développerons des simulations numériques N-corps dédiées, en tenant compte de toutes les interactions gravitationnelles pertinentes, et en comparant les résultats aux distributions orbitales observées de ces petits corps. En réunissant des experts mondiaux en dynamique galactique, en populations stellaires, en dynamique du système solaire et en observations, nous offrons les conditions idéales pour approfondir notre compréhension de l’environnement dans lequel le système solaire a évolué et tester des modèles de formation du nuage d’Oort.

À l’aide d’outils informatiques et d’ensembles de données d’observation, nous aborderons plusieurs questions générales dans le cadre de ce travail collaboratif :
• Quelle est l’influence de l’environnement stellaire et galactique ? Quelles sont les caractéristiques de l’amas stellaire dans lequel le Soleil est né ? Quelle influence l’environnement, la structure galactique et le potentiel galactique ont-ils eu depuis lors ? Quels sont les détails des rencontres stellaires rapprochées récentes et futures ?
• Quelles sont les contraintes observationnelles imposées par les petits corps ? Quelle est l’influence des perturbations planétaires aux premiers stades ? Quelle est l’origine et la distribution des TNO extrêmes (sednoïdes et autres objets à périhélie élevé) ? Quel est le rapport de masse entre le disque dispersé et le nuage d’Oort ?

Programme scientifique préliminaire

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Environnement stellaire et galactique.
Système solaire externe jusqu’au nuage d’Oort et objets interstellaires.
Études visant à déchiffrer les propriétés physiques et dynamiques des petits corps du système solaire

Arika Higuchi Kyoto Sangyo University, JAPAN
Coryn Bailer-Jones MPIA Heidelberg, GERMANY
Daniel Hestroffer (coord) LTE/Paris observatory, FRANCE
Elke Pilat-Lohinger TU Graz, AUSTRIA
Luke Dones SWRI Boulder,USA
Marc Fouchard Université de Lille, FRANCE
Merce Romero-Gómez ICCUB Barcelona, SPAIN
Paola DiMatteo LIRA/Paris observatory, FRANCE
Paul McMillan Leicester University, UK
Pedro Bernardinelli DiRAC/UW, USA
Susanne Pfalzner FZ Jülich, GERMANY
Takashi Ito CfCA/NAOJ, Tokyo JAPAN

Alexandre Bougakov (PhD) Paris observatory, FRANCE
Frank Wagner (post-doc) FZ Jülich, GERMANY
Josefa Grossschedl (post-doc) Acad. Science Prague, CZECHIA
Maximilian Zimmermann (PhD) University of Wien, AUSTRIA
Rosita Kokotanekova ISSI Bern
Misha Haywood Paris observatory
Rosine Lallement Paris observatory
Tristan Boin Paris observatory
Ziyu Liu Paris observatory
Jean Souchay Paris observatory