ETUDE DE LA DYNAMIQUE A LONG TERME DES COMETES DU

ETUDE DE LA DYNAMIQUE A LONG TERME DES COMETES DU NUAGE DE OORT.M.
Fouchard1,2 et Ch. Froeschlé3, G.B. Valsecchi2, H. Rickman4, 1IMCCE-Université de Lille 1 (Observatoire
de Paris, 77 av. Denfert-Rochereau, 75014 Paris, [email protected]), 2 INAF-IASF (via Fosso del Cavaliere
100, 00133 Roma, Italie, [email protected]),3 OCA (BP 4229, 06304 Nice, [email protected]), 4
Uppsala Astronomical Observatory (Box 515, 75120, Uppsla, Sweden [email protected]).
Résumé: La strucure du nuage de Oort est une
des clefs de voûte de la formation du système
solaire. Il est donc important de suivre et de
modéliser avec précision l'histoire dynamique des
comètes originaires du nuage de Oort - les comètes à
longue période et les comètes de type Halley – afin
de donner une estimation de la population et de la
masse du nuage de Oort. Il est maintenant bien
connu que les comètes du nuage de Oort subissent
des perturbations dues essentiellement aux forces de
marée galactique et aux étoiles passant près du
système solaire. Ces deux mécanismes, responsables
de l'injection de comètes dans la région planétaire du
système solaire, agissent continuement sur les
trajectoires des comètes, mais de façon très
différente: la marée galactique engendre un
processus quasi-intégrable induisant des variations à
long terme des paramètres orbitaux des comètes,
alors que les perturbations stellaires peuvent être
assimilées à un processus stochastique.
Afin d'obtenir des résultats statistiquement
fiables et cohérents, il faut considérer (i) un grand
nombre de comètes fictives - de l'ordre de 106 - et
(ii) modéliser la dynamique de ces objets sur des
échelles de temps de l'ordre de 108 à 109 années . Il
est donc fondamental d'utiliser des modèles qui
soient le plus précis possible et avec un temps de
calcul réduit au maximum.
Dans un premier temps, un modèle de marée
galactique est présenté. Ce modèle est constitué de
deux procédures différentes: un intégrateur
symplectique utilisant des variables régularisées et
un intégrateur de type Lie-Poisson [1]. Ce modèle
s'est révélé non seulement précis, mais il a permis de
réduire de façon drastique les temps de calcul.
Ensuite, on se consacre à la modélisation des
perturbations stellaires sur les trajectoires des
comètes du nuage de Oort. Habituellement ces
perturbations sont modélisées par des impulsions qui
négligent le mouvement héliocentrique des comètes.
Or, si la vitesse relative de l'étoile par rapport au
Soleil est faible, alors ces impulsions peuvent
conduire à des résultats erronés. On décrit ici la
méthode présentée dans [2] qui permet de tenir
compte du mouvement héliocentrique des comètes
en segmentant le calcul de l'impulsion. Ce modèle a
permis d'accroître considérablement la précision sur
le calcul des perturbations stellaires avec un coût
modéré en temps de calcul.
A partir de ces modèles nous avons simulé
l'évolution dynamique d'un million de comètes sur 5
milliards d'années. Des résultats préliminaires pour
un échantillon de 300 000 comètes nous ont permis
de mettre en évidence les différents effets sur les
orbites cométaires dus (i) uniquement à la marée
galactique , (ii) uniquement aux étoiles passantes , et
(iii) aux deux mécanismes agissant simultanément.
[1]Breiter et al. (2006), MNRAS, soumis, [2]
Rickman et al. (2006), Earth Moon and Planets,
soumis.