Où finit le système solaire?

C'est une question que j'ai entendue maintes fois dans le passé, et une recherche rapide sur le site indique qu'il n'a pas été posé ici, aussi je me suis dit que je pourrais aussi bien le demander (et y répondre). Je sais qu'il est rare que quelqu'un pose et réponde à sa propre question, mais je pense que cela pourrait fonctionner ici et j'apprécie les commentaires (y compris les autres réponses) de quiconque et de tous les participants.

Le Soleil se trouve à environ 4 années-lumière du système d'étoiles le plus proche, le système Alpha Centauri. Les planètes de notre système solaire, cependant, ne sont même pas si proches du soleil. Où finit notre système solaire? Est-ce que l'arête est considérée comme l'orbite de Neptune, la ceinture de Kuiper, le nuage d'Oort ou autre chose?

Remarque: cette question sur Physics SE est similaire, mais les réponses affichées ici vont dans des directions différentes.

Selon la page Web de l’Université Case Western Reserve, L’un des principaux objectifs du système solaire (2006), il est important de noter que

Tout le concept de "bord" est quelque peu imprécis en ce qui concerne le système solaire, car il n'y a pas de frontière physique - il n'y a pas de mur derrière lequel il y a un signe qui dit: "Le système solaire se termine ici." Il existe cependant des régions spécifiques de l’espace qui incluent des membres éloignés de notre système solaire et une région au-delà de laquelle le Soleil ne peut plus exercer aucune influence.

La dernière partie de cette définition semble être une définition viable du bord du système solaire. Plus précisément,

la région limite valide pour le "bord" du système solaire est l'héliopause. C'est la région de l'espace où le vent solaire rencontre celui des autres étoiles. Il s’agit d’une limite fluctuante dont on estime qu’elle se trouve à environ 120 km. Notez qu'il s'agit du nuage Oort.

Bien que l'article ci-dessus soit un peu démodé, la notion d'héliopause a toujours intéressé les scientifiques, en particulier la distance qui le sépare - d'où l'intérêt pour les missions Voyager en cours , qui sont répertoriées sur le site Web, qu'il comporte 3 phases :

• Résiliation Choc

Le passage à travers le choc de terminaison a mis fin à la phase de choc de terminaison et a commencé la phase d'exploration d'héliosheath. Voyager 1 a traversé le choc de terminaison à 94 UA en décembre 2004 et Voyager 2 à 84 UA en août 2007.

(AU = unité astronomique = distance moyenne Terre-Soleil = 150 000 000 km)

• Héliosheath

l'engin spatial a fonctionné dans l'environnement d'héliosheath qui est toujours dominé par le champ magnétique du Soleil et les particules contenues dans le vent solaire.

En septembre 2013, Voyager 1 était à une distance de 18,7 milliards de kilomètres (125,3 UA) du soleil et Voyager 2 à 15,3 milliards de kilomètres (102,6 UA).

Une chose très importante à noter sur la page Voyager est que

L’épaisseur de la gaine hélicoïdale est incertaine et pourrait prendre plusieurs dizaines d’UA, nécessitant plusieurs années de traversée.

• Espace interstellaire, défini par la page Voyager de la NASA

Le passage à travers l'héliopause commence la phase d'exploration interstellaire avec l'engin spatial opérant dans un environnement dominé par les vents interstellaires.

La page de mission Voyager fournit le diagramme suivant des paramètres énumérés ci-dessus.

C’est un peu compliqué, car nous ne connaissons pas l’ampleur de la dynamique. Une récente observation rapportée dans l’article montre qu’une grande surprise à la périphérie du système solaire révèle que cette dernière peut être floue.

un royaume étrange de bulles magnétiques mousseuses,

Ce qui est suggéré dans l'article pourrait être un mélange de vents solaires et interstellaires et de champs magnétiques, indiquant:

D'une part, les bulles sembleraient constituer un bouclier très poreux, laissant passer de nombreux rayons cosmiques à travers les interstices. D'autre part, les rayons cosmiques pourraient être piégés à l'intérieur des bulles, ce qui ferait de la mousse un très bon bouclier.

Voici ma réponse. Je vais essayer de le rendre aussi complet que possible.

Il est assez difficile de définir les limites du système solaire . La plupart des gens le définiraient probablement comme des endroits où les objets ne sont plus liés gravitationnellement au soleil. Cela modifie toutefois un peu la question: où est cette ligne de partage? Pour tenter de répondre à cette question, je vais passer en revue les régions du système solaire.

La première région est le domaine des planètes intérieures - essentiellement de la ceinture d'astéroïdes vers l'intérieur. Il est composé de Mars, de la Terre, de Vénus, de Mercure, de leurs lunes et de tous les objets plus petits qui les entourent. Le système solaire interne est très rocheux, comme on peut l'imaginer. Les planètes terrestres sont principalement constituées de roches, de même que les astéroïdes et les lunes des planètes intérieures.

La deuxième région est le domaine des géantes gazeuses . Il se compose de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, de leurs lunes, de leurs systèmes cycliques et de divers corps plus petits, tels que des astéroïdes troyens. Les géantes gazeuses ont eu une grande influence sur le système solaire lors de sa formation, attirant des blocs de roches, attrapant des lunes et éventuellement stabilisant ou déstabilisant des orbites. Certains ont peut-être migré vers l'extérieur (selon le modèle de Nice ), mais leurs orbites sont actuellement stables. Les géantes gazeuses sont constituées en grande partie de gaz, mais on pense qu'elles ont des noyaux solides ou fondus. La composition de leurs lunes est familière - plus comme des objets dans le système solaire interne.

La prochaine étape est la ceinture de Kuiper . Il est parfois présenté comme un cousin de la ceinture d'astéroïdes, mais ce n'est pas exact. Les corps qui composent la ceinture de Kuiper sont des morceaux de roche et de glace. Des exemples notables d'organes de la ceinture de Kuiper et / ou d'objets trans-neptuniens sont les planètes naines Pluto, Sedna, Makemake et Haumea. Il y a aussi beaucoup d'objets plus petits, y compris des comètes à courte période (bien que ceux-ci fassent plus exactement partie du "disque dispersé" moins connu). Bien qu'il existe des théories depuis des années sur une autre planète, cela n’est pas considéré comme probable. La ceinture s'étend de 30 à 50 UA.

Plus loin encore, le nuage d'Oort , nommé d'après Jan Oort. Les observations d'objets dans le nuage d'Oort étant extrêmement difficiles, voire impossibles, leur existence n'a pas encore été vérifiée. Il est peuplé de comètes à longue période et d'objets plus petits. Ceux-ci sont également composés de roche et de glace. On pense que le nuage d'Oort s'étend jusqu'à 50 000 UA. Tandis que les autres régions mentionnées jusqu’à présent sont à peu près dans des plans, le nuage d’Oort est sphérique.

Certains considèrent que le lointain Oort Cloud est le bord du système solaire, car la majeure partie de la masse du système solaire est en son sein, mais la frontière entre le système solaire et l'espace interstellaire est en réalité dans ses limites internes: l'héliopause. Ceci est généralement accepté comme la limite du système solaire car c'est là que le vent solaire rencontre le milieu interstellaire. Cela se situe souvent à 121 UA - le passage de Voyager 1 en 2013. L'héliopause est la limite éloignée de l' héliosphère , au-delà de laquelle le milieu interstellaire prend le contrôle. À l'intérieur, les "couches" sont délimitées par le choc de terminaison et la gaine hélicoïdale.

En résumé, alors que le système solaire est constitué de nombreuses régions, l'héliopause est considérée comme sa limite extérieure.

Encore une fois, toute contribution à cette question et à cette réponse est la bienvenue.

Chaque fois que je vois cette question discutée, il semble que l'héliopause, ou une variante de celle-ci, soit donnée comme réponse - et il est ensuite mentionné que le nuage d'Oort s'étend au-delà.

Une réponse plus correcte devrait donc être qu'il se termine à cette distance à laquelle les objets ne sont, à toutes fins pratiques, plus liés au système solaire barycenter. Ceci est généralement défini par la Hill Sphere , qui se rapproche de la sphère d’influence gravitationnelle.

Une vue simple de l'étendue du système solaire est la sphère de la colline du Soleil en ce qui concerne les étoiles locales et le noyau galactique (1).

Cela s'étend à deux cent trente mille UA, environ 3,6 années-lumière. Encore une fois, pas un mur. Selon (1) Cherbatov (1965) , les rayons des sphères gravitationnelles du soleil peuvent être subdivisés en:

• Sphère d'attraction jusqu'à 4500 UA (attraction du soleil> attraction du centre galactique),

• Sphère d’action 60 000 UA (plus pratique d’utiliser le soleil comme corps central et centre galactique comme corps perturbateur dans les calculs orbitaux), et enfin

• Sphère de colline 230 000 UA (l'objet doit orbiter dans cette limite pour être conservé par le Soleil).

Je crois que la NASA a déclaré que ce n’était pas seulement lorsque le vent solaire changeait, mais que l’attraction gravitationnelle se modifiait ... Cela ne veut pas dire que le soleil n’a pas d’attraction ni de vent solaire, mais que son influence est maintenant moindre que celle de son environnement. Pour le dire simplement, quand le soleil ne gagne plus le bras de fer.