Le nuage de Hills, également appelé nuage d'Oort interne, nuage d'Öpik-Oort interne, nuage interne. ou nuage d'Oort fossile« Une grosse planète aux frontières du Système solaire ? », Ciel et Espace, , septembre 2014, pages 22 à 27., est hypothétiquement un vaste ensemble de corps astraux, sous-ensemble du nuage d'Oort, qui serait situé depuis quelque (frontière interne) jusqu'à astronomiques (frontière externe) du Soleil. Ce système, à la géométrie d'un disque épais (ou d'un tore mince), est donc bien au-delà de l'orbite des planètes et de la ceinture de Kuiper. Le nuage (externe) d'Oort, pour sa part, forme une structure sphéroïdale au-delà du nuage de Hills.
Le nuage de Hills est une théorie astronomique très vraisemblable, car bon nombre de corps y ont déjà été repérés. Il est beaucoup plus épais mais moins vaste que le nuage d'Oort... Les interactions gravitationnelles des étoiles proches et les effets de marée galactique ont donné aux comètes du nuage d'Oort des orbites circulaires, ce qui ne doit pas être le cas pour les comètes du nuage de Hills.
Historique Modèle d'un nuage unique vignette|redresse|Ernst Öpik. Entre 1932 et 1981, les astronomes pensaient qu'il n'y avait qu'un seul nuage : le nuage d'Oort mis en théorie par Ernst Öpik et Jan Oort et qu'avec la ceinture de Kuiper, il représentait la seule réserve cométaire.
En 1932, l'astronome estonien Ernst Öpik émit l'hypothèse que les comètes trouvaient leur origine dans un nuage orbitant à la limite externe du Système solaire.. En 1950, cette idée fut ravivée de façon indépendante par l'astronome néerlandais Jan Oort afin d'expliquer cette contradiction apparente : les comètes sont détruites après plusieurs passages à travers le Système solaire interne. Ainsi, si toutes avaient existé depuis plusieurs milliards d'années (soit depuis le début du Système solaire), plus aucune ne pourrait être observée de nos jours..
Oort sélectionna pour son étude les 46 comètes les mieux observées entre 1850 et 1952. La répartition des inverses des demi-grands axes faisait apparaître un maximum de fréquence qui laissait supposer l'existence d'un réservoir de comètes entre (soit entre 0,6 et ). Celui-ci, situé aux limites de la sphère d'influence gravitationnelle du Soleil, serait soumis à des perturbations d'origine stellaire, susceptibles d'expulser les comètes du nuage, soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur donnant lieu à l'apparition d'une nouvelle comète.
Nouveau modèle vignette|gauche|Jack Hills, à l'origine de l'étude du nuage homonyme.
Durant les années 1980, des astronomes réalisèrent que le nuage principal pouvait avoir un nuage interne qui commencerait à environ du Soleil et qui continuerait jusqu'au nuage classique à . La plupart des évaluations placent la population du nuage de Hills à environ cinq à dix fois celui du nuage extérieur, environ 20 billions, bien que le nombre puisse être dix fois plus grand que celaSite .
Le principal modèle du « nuage interne » a été proposé en 1981 par l’astronome J.G Hills, du Laboratoire de Los Alamos, qui lui donnera son nom. Il a mis en évidence ce nuage lorsqu'il calcula que le passage d'une étoile à proximité du Système solaire aurait pu causer des extinctions d'espèces sur la Terre, en déclenchant une « pluie de comètes »Le nuage d'Oort halo de glace.. En effet, ses recherches suggéraient que la plus grande partie de la masse totale des comètes du nuage aurait une orbite à un demi-grand-axe de donc beaucoup plus près du Soleil que la distance minimum du nuage d'Oort. De plus, l’influence des étoiles environnantes ainsi que celle de la « Marée galactique » auraient dû vider le nuage d'Oort en expulsant les comètes hors ou à l'intérieur du système solaire. Il axa alors ses études sur la possibilité de la présence d'un autre nuage plus petit, plus massif et aussi plus près du Soleil qui réapprovisionnerait le nuage externe en comètes.
Les années suivantes d'autres astronomes accréditèrent les recherches de Hills et les étudièrent. C'est le cas de Sidney van den Bergh qui suggéra la même structure en plus du nuage d'Oort en 1982, puis Mark E. Bailey en 1983. En 1986, Bailey établit que la majorité des comètes du système solaire sont situées non pas dans la zone du nuage d'Oort, mais plus proches, avec une orbite ayant un semi-axe de 5000ua, et proviendraient selon lui d'un nuage intérieur.. Les recherches furent amplifiées par les études de Victor Clube et Bill Napier en 1987 ainsi que celles de R.B Stothers en 1988..
Cependant le nuage de Hills ne représente un intérêt majeur que depuis 1991Loloch.free, lorsque les scientifiques reprennent la théorie de Hills (hormis des documents écrits par Martin Duncan, Thomas Quinn et Scott Tremaine en 1987 qui reprennent la théorie de Hills et font des recherches supplémentaires).
Terminologie
À l'instar de la ceinture de Kuiper, également appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper d'après le nom des scientifiques ayant étudié le phénomène, les nuages cométaires possèdent le nom des astronomes ayant mis en évidence leur existence. Le nuage de Hills porte alors le nom de l'astronome J.G Hills qui, le premier, émit l'hypothèse qu'il s'agissait d'un organe indépendant du nuage principal. Il est alternativement appelé nuage d'Oort interne, du nom de l'astronome néerlandais Jan Oort (prononcé en néerlandais), et nuage interne d'Öpik-Oort, du nom de l'astronome estonien Ernst Öpik ( en estonien)..
Caractéristiques Structure et composition vignette|Nuage d'Oort interne et externe. Les comètes du nuage d'Oort sont constamment perturbées par leur environnement. Une partie non négligeable quitte le Système solaire ou va dans le système interne. Ce nuage aurait donc dû s'épuiser depuis longtemps, or il n'en est rien. La théorie du nuage de Hills pourrait fournir une explication. J.G Hills ainsi que d'autres scientifiques ont suggéré qu'il serait une source qui livre des comètes dans un halo externe du nuage d'Oort en le réapprovisionnant lorsque ce halo externe est épuisé.. Il est donc fort probable que le nuage de Hills soit la plus grande concentration de comètes de tout le Système solaire.
Le nuage de Hills occuperait une vaste zone d'espace comprise entre la limite externe de la ceinture de Kuiper, vers , et , voire .
La masse du nuage de Hills n'est pas connue. Certains scientifiques pensent qu'il pourrait être cinq fois plus massif que le nuage d'Oort.. Selon les estimations de Bailey, la masse du nuage de Hills serait de 13,8 masses terrestres si la majorité des corps sont situés vers .
Si les analyses des comètes sont représentatives de l'ensemble, la grande majorité des objets du nuage de Hills se compose de diverses glaces, comme l'eau, le méthane, l'éthane, le monoxyde de carbone et le cyanure d'hydrogène E. L. Gibb, M. J. Mumma, N. Dello Russo, M. A. DiSanti and K. Magee-Sauer (2003). "Methane in Oort Cloud comets".. Cependant, la découverte de l'objet 1996 PW, un astéroïde sur une orbite plus typique d'une comète à longue période, suggère que le nuage peut également contenir des objets rocheux..
L'analyse du carbone et des rapports isotopiques de l'azote dans les comètes des familles du nuage d'Oort d'une part, et dans les corps de la zone de Jupiter d'autre part, montre peu de différence entre les deux, en dépit de leurs régions nettement éloignées. Cela suggère que les deux proviennent du nuage protoplanétaire originaire D. Hutsemekers, J. Manfroid, E. Jehin, C. Arpigny, A. Cochran, R. Schulz, J.A. Stüwe, and J.M. Zucconi (2005). "Isotopic abundances of carbon and nitrogen in Jupiter-family and Oort Cloud comets"., une conclusion aussi appuyée par des études de granulométrie des comètes du nuage. et par la récente étude d'impact de la comète 9P/Tempel Michael J. Mumma, Michael A. DiSanti, Karen Magee-Sauer et al. (2005). "Parent Volatiles in Comet 9P/Tempel 1: Before and After Impact". Science Express 310 (5746): 270–274..
Formation Le nuage d'Oort serait un reliquat du disque protoplanétaire originel qui se serait formé autour du Soleil après l'effondrement de la nébuleuse solaire, il y a d'années.. Pour beaucoup de scientifiques, le Nuage de Hills ne s'est pas formé en même temps que le nuage externe. Il serait né du passage d'une étoile à du Soleil, dans les millions d'années du Système solaire ce qui pourrait expliquer l'orbite excentrique de (90377) Sedna qui n'aurait pas dû se trouver là, n'ayant pas l'influence de Jupiter ni de Neptune, ni d'un effet de maréeCiel et Espace, janvier 2006..
Il est donc envisageable que le nuage de Hills soit plus « jeune » que le nuage d'Oort. Seul (90377) Sedna présente ces irrégularités, pour et cette théorie ne semble pas de mise, car les deux corps orbitent près des géantes gazeuses.
Dans d'années, le Nuage de Hills risque d'être de nouveau perturbé par le passage d'une autre étoile : Gliese 710Solstation: Glise 710. Ainsi la plupart des comètes, qu'elles soient issues du nuage d'Oort ou du nuage de Hills, vont être perturbées, certaines vont être éjectées et modifier la taille mais aussi l'aspect du Nuage de Hills. Le problème est qu'il risque de dévier des comètes à l'intérieur du Système solaire et de provoquer un hypothétique impact avec la Terre qui rappellerait l'impact qui a détruit les dinosaures il y a d'années, entraînant une extinction massive.
Corps remarquables Objets du nuage de Hills Nom Diamètre(km) Périhélie(au) Aphélie(au) Découverte V774104 500 à 1000 50 ~1000 2015 2012 VP113 315 à 640 445 2012 Sedna 995 à 935 2003 28 à 87 1 014,2 2000 50 à 100 2 005,38 2006
Les corps du Nuage de Hills sont composés essentiellement de glaces d'eau, de méthane et d'ammoniac. On connaît de nombreuses comètes ayant pour origine le nuage de Hills, comme la comète Hyakutake.
Quelques corps très étranges pourraient faire partie du Nuage de Hills. Beaucoup de mystères tournent autour de , avec son orbite rétrograde : il se pourrait qu'elle provienne du Nuage de Hills, voire du nuage d'OortFutura-Sciences: 2008 kv42. Il en va de même pour les damocloïdes dont les origines sont douteuses, comme celui qui a donné son nom à cette catégorie: (5335) Damoclès.
Dans l'article annonçant la découverte de Sedna, Mike Brown et ses collègues affirmèrent qu'ils observaient le premier corps du nuage d'Oort, le nuage hypothétique de comètes qui se situerait entre environ du Soleil. Ils observèrent que, à la différence des objets épars comme Éris, le périhélie de Sedna () est trop distant pour que l'influence gravitationnelle de Neptune ait joué un rôle durant l'évolution de Sedna, . Sedna étant beaucoup plus proche du Soleil que prévu pour les objets du nuage d'Oort et son inclinaison étant proche de celle des planètes et de la ceinture de Kuiper, les auteurs considérèrent que Sedna était un « objet du nuage d'Oort intérieur » (« inner Oort cloud object »), situé sur le disque placé entre la ceinture de Kuiper et la partie sphérique du nuage, .
Comètes remarquables vignette|La comète McNaught. Les scientifiques connaissaient plusieurs comètes qui provenaient de la même région que ce nuage cométaire hypothétique avec un aphélie supérieur à 1000 ua, provenant donc d'une zone plus lointaine que la ceinture de Kuiper mais à moins de , donc trop proche du système interne pour faire partie du nuage d'Oort.
Certaines comètes célèbres atteignent des distances si lointaines qu'elles peuvent être des candidates sérieuses au titre de corps du nuage de Hills. La comète Lovejoy, découverte dans l'hémisphère sud le par l'astronome australien Terry Lovejoy par exemple, atteint, lors de son plus fort éloignement du Soleil, une distance de JPL Small-Body Database Browser C/2007 E2 (Lovejoy). La comète Hyakutake découverte en 1996 par un astronome amateur Yuji Hyakutake, s'éloigne jusqu'à du SoleilDétail de l'orbite de Hyakutake. La comète Machholz, découverte le par l'astronome amateur Donald Edward Machholz, va plus loin encore, jusqu'à Éléments orbitaux de Machholz, JPL.