La ceinture de Kuiper pourrait s’étendre sur des milliards de kilomètres bien au-delà de ce que l’on imaginait. La sonde New Horizons de la NASA a survolé Pluton en 2015, puis a passé une longue période dans les couches les plus profondes de la ceinture de Kuiper, où elle a rencontré une tempête de poussière cosmique, suggérant que les confins du système solaire pourraient être encore plus éloignés que nous ne le pensions.
L’espace est rempli de poussière, composée de minuscules particules mesurant quelques microns, soit des millionièmes de mètre. La majeure partie de la poussière de notre système solaire provient de la formation des planètes, un processus violent marqué par la collision de nombreux objets. Aujourd’hui, à cette poussière ancienne s’ajoute de la poussière fraîche éjectée de la surface des astéroïdes et des comètes par l’impact de micrométéorites. Cette combinaison de poussière, ancienne et récente, est à l’origine de la mystérieuse «lumière zodiacale». Cette poussière s’étend jusqu’aux confins du système solaire. Les astronomes ignorent encore la composition de cette ultime frontière. Les résultats obtenus grâce au SDC ont été publiés le 1er février 2024 dans la revue Astrophysical Journal Letters.
Illustration de la ceinture de Kuiper. NASA/SOFIA/Lynette Cook
La ceinture de Kuiper (ou ceinture de Kuiper-Edgeworth, nommée d’après les astronomes Gerard Kuiper et Kenneth Edgeworth, qui ont proposé indépendamment son existence) est si éloignée, et ses habitants glacés si petits et si peu lumineux, que le premier objet de la ceinture de Kuiper (OCK) au-delà de Pluton n’a été découvert qu’en 1992. Cette découverte est due aux astronomes Dave Jewitt et Jane Luu de l’Université d’Hawaï. Depuis, des milliers d’objets de la ceinture de Kuiper ont été découverts, permettant aux astronomes de commencer à cartographier les confins du système solaire.
Au-delà de la ceinture de Kuiper se trouve le disque diffus, peuplé d’objets de la ceinture de Kuiper (KBO) éjectés de celle-ci par les forces de marée gravitationnelles émanant de Neptune, la planète la plus éloignée du Soleil. Les objets du disque diffus ont généralement des orbites très elliptiques, fortement inclinées par rapport au plan du système solaire, et peuvent se situer à des centaines d’unités astronomiques (UA) du Soleil. Une UA, ou unité astronomique, correspond à la distance entre la Terre et le Soleil.
Bien au-delà de la ceinture de Kuiper et du disque diffus se trouve le nuage d’Oort, une vaste région sphérique d’objets gelés s’étendant à plus d’une année-lumière du Soleil. Bien que le nuage d’Oort n’ait jamais été observé directement en raison de son éloignement, les scientifiques connaissent son existence car les orbites des comètes à longue période peuvent être rattachées à cette région.
Cependant, les nouvelles données obtenues par la sonde New Horizons menacent de bouleverser une grande partie de notre compréhension du système solaire externe.
«La sonde New Horizons effectue les premières mesures directes de poussière interplanétaire bien au-delà de Neptune et de Pluton; chaque observation a donc le potentiel de mener à une découverte», a déclaré l’astronome Alex Doner de l’Université du Colorado à Boulder dans un communiqué.
Trajectoire de la sonde New Horizons à travers le système solaire externe. Arrokoth a été découvert à une distance de 44,6 unités astronomiques. NASA/Johns Hopkins APL/SwRI
On estimait que la distance entre la limite extérieure de la ceinture de Kuiper et le Soleil était d’environ 50 unités astronomiques (UA) (une UA équivaut à 149,5 millions de kilomètres, soit 93 millions de miles). Le 1er janvier 2019, New Horizons a rencontré un objet de la ceinture de Kuiper nommé Arrokoth, situé à 44,5 UA du Soleil. En 2024, New Horizons se trouvait à 58,25 UA du Soleil, après avoir franchi la barre des 50 UA en avril 2021. Au cours des cinq dernières années, New Horizons aurait dû dépasser la limite de la ceinture de Kuiper. Cependant, les objets de cette ceinture étant séparés par des millions de kilomètres, New Horizons n’aurait pas pu détecter visuellement son passage. C’est plutôt une diminution du niveau de poussière interplanétaire qui aurait constitué le signe révélateur.
Cependant, l’instrument spatial Venetia Burney Student Dust Counter (SDC), nommé en l’honneur de la jeune fille qui a baptisé Pluton en 1930, n’a pas détecté cette diminution de la poussière. En réalité, la quantité de poussière dans l’espace est toujours aussi importante qu’auparavant, ce qui déconcerte les astronomes.
Le détecteur SDC est monté sur la surface avant de la sonde New Horizons. Il se compose de 14 détecteurs à film plastique, mesurant chacun 14,2 x 6,5 centimètres (5,6 x 2,6 pouces) et d’une épaisseur de seulement 28 microns. Douze de ces détecteurs sont exposés à l’atmosphère, tandis que les deux autres, protégés, servent de détecteurs de référence, enregistrant tout événement non lié à une intrusion de poussière afin d’éliminer les fausses alarmes. Lorsqu’une particule de poussière percute l’un des détecteurs, l’impact laisse une petite cavité dans le film plastique, ce qui modifie légèrement la conductivité électrique de sa surface.
Une explication possible serait que la poussière excédentaire se soit formée plus près du Soleil et ait été éjectée de la ceinture de Kuiper par la pression du rayonnement solaire. Cependant, l’équipe de Doner juge cette théorie peu probable et privilégie une autre hypothèse plus convaincante.
La présence persistante de poussière indique que New Horizons se trouve toujours dans la ceinture de Kuiper, et que cette ceinture est beaucoup plus vaste qu’on ne le pensait, s’étendant sur des milliards de kilomètres au-delà du Soleil, contrairement à ce que montrent nos cartes actuelles.
Illustration de la sonde New Horizons de la NASA. Cette vue montre le collecteur de poussière destiné aux étudiants, situé sous la sonde. NASA/Johns Hopkins APL/SwRI/Steve Gribben
Ce constat ne repose pas uniquement sur les données relatives à la poussière. Les astronomes utilisent des algorithmes d’apprentissage automatique pour analyser les observations du télescope Subaru de 8,2 mètres situé sur le Mauna Kea à Hawaï et du télescope Victor M. Blanco de 4 mètres de l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo au Chili, afin de découvrir d’autres objets glacés que New Horizons pourrait explorer. À ce jour, ils ont identifié 154 objets dans la direction de New Horizons, dont une vingtaine que la sonde approchera à quelques millions de kilomètres, une distance suffisante pour des observations rudimentaires. Cependant, certains de ces 154 objets semblent se situer au-delà de la ceinture de Kuiper, et non sur l’orbite excentrique typique du disque diffus, mais dans le plan de l’écliptique, lui aussi traversé par la ceinture de Kuiper.
«L’idée que nous ayons peut-être découvert une ceinture de Kuiper étendue — avec une toute nouvelle population d’objets entrant en collision et produisant davantage de poussière — fournit un autre indice pour percer les mystères des régions les plus éloignées du système solaire», a déclaré Doner.
New Horizons explore des eaux inexplorées. Seuls quatre engins spatiaux ont visité cette région auparavant — Pioneer 10 et 11, ainsi que Voyager 1 et 2 — et aucun d’eux n’était équipé d’un compteur de poussière comme New Horizons.
Voir aussi... Les scientifiques nourrissent de grands espoirs concernant les grottes lunaires Étude des organes sensoriels en conditions de microgravité: méthodes et résultats en 2026 |
Alors que les sondes Pioneer sont inactives depuis longtemps et que Voyager 1 commence à présenter des dysfonctionnements, New Horizons dispose de suffisamment de carburant et d’énergie pour fonctionner jusqu’aux années 2040, date à laquelle elle pourrait atteindre une distance de plus de 100 unités astronomiques du Soleil. Lorsque ses réserves d’énergie seront épuisées, elle aura probablement entièrement redessiné la carte du système solaire externe.
Aux confins du système solaire se trouvent de nombreux objets glacés ressemblant à des bonshommes de neige: des paires de sphères reliées entre elles. Une nouvelle étude révèle un mécanisme simple de formation de ces objets mystérieux.
Au-delà de l’orbite de Neptune se trouvent des fragments glacés, vestiges de la formation du système solaire, appelés planétésimaux. De même que les boules de neige sont composées d’amas de flocons, les planétésimaux se sont probablement formés au sein des disques de poussière qui entouraient le jeune Soleil, à partir de nuages d’objets de la taille de cailloux attirés les uns vers les autres par la gravité. Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes le 19 février 2026 dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
En 2019, la sonde New Horizons de la NASA a capturé les premières images de planétésimaux en forme de deux sphères jointes — des objets ressemblant à des bonhommes de neige, appelés binaires de contact. D’autres études suggèrent qu’entre un dixième et un quart des planétésimaux pourraient être des binaires de contact.
Mais la formation de ces binaires lointaines restait un mystère. Des études antérieures ont tenté de calculer l’origine des binaires de contact en les modélisant comme des sphères en collision. Cependant, jusqu’à récemment, ces calculs ne prenaient en compte que les fusions idéales, qui aboutissaient toujours à des sphères, et à aucune autre forme.
Image composite de l’objet Arrokoth, situé dans la ceinture de Kuiper, photographiée par la sonde New Horizons de la NASA en 2019. NASA/Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest
Dans cette étude, les scientifiques ont modélisé les planétésimaux comme des nuages de particules reposant les unes sur les autres.
Des études de modélisation ont montré que, parfois, lors de la rotation de ces nuages, au lieu de fusionner en un seul planétésimal, ils formaient deux planétésimaux distincts orbitant l’un autour de l’autre. Les astronomes ont observé de nombreux planétésimaux binaires de ce type dans la ceinture de Kuiper, au-delà de Neptune.
Dans de nouvelles simulations, ces planétésimaux binaires peuvent se rapprocher sous l’effet de leur attraction gravitationnelle mutuelle jusqu’à fusionner. Le plus remarquable dans ce modèle est qu’il permet de créer des planétésimaux non seulement sphériques, mais aussi plats, en forme de cigare, et même de bonhomme de neige. La vitesse de ces planétésimaux et la force de cohésion de leurs particules déterminent la forme de leur fusion finale.
Les paires de planétésimaux qui composent ces lointains bonshommes de neige pourraient rester ensemble pendant des millions, voire des milliards d’années, car il est peu probable qu’elles entrent en collision avec quoi que ce soit d’autre. Sans collision, rien ne pourrait les séparer.
L’étude a révélé que les binaires à contact ne représentaient que 4% des planétésimaux modélisés, ce qui n’est pas tout à fait cohérent avec l’estimation de 10 à 25%.
Barnes a fait remarquer que les simulations informatiques de l’équipe étaient limitées par le nombre et la taille des particules composant les nuages de cailloux qui ont ensuite formé des planétésimaux. Il a suggéré qu’augmenter le nombre et la gamme de tailles de particules dans leurs simulations pourrait contribuer à accroître le nombre de binaires de contact susceptibles de se former. La rotation des nuages de cailloux pourrait également donner naissance à trois planétésimaux ou plus orbitant les uns autour des autres.
L’anneau qui entoure la planète naine glacée Quaoar, dans la ceinture de Kuiper, est situé beaucoup plus loin de son corps parent que les scientifiques ne le pensaient possible auparavant.
Des astronomes ont découvert un système d’anneaux totalement inédit dans le système solaire, et il est situé si loin de sa planète naine mère que cela devrait être impossible.
Cet anneau entoure Quaoar, une planète d’une taille environ deux fois inférieure à celle de Pluton et située au-delà de Neptune. Il s’agit du troisième anneau découvert autour d’une planète mineure et du septième système d’anneaux du Système solaire, les anneaux les plus connus et les mieux étudiés étant ceux des planètes géantes Saturne, Jupiter, Neptune et Uranus.
Les six planètes connues possédant des systèmes d’anneaux présentent toutes des anneaux situés très près de leur surface. Ceci remet véritablement en question les théories de la formation des anneaux.
Image de la planète naine Quaoar, située au-delà de Neptune. ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Le système d’anneaux se situe à une distance de sept rayons planétaires de Quaoar (soit sept fois le rayon de Quaoar), ce qui représente le double de la limite théorique maximale pour un système d’anneaux, appelée limite de Roche. À titre de comparaison, la majeure partie des anneaux de Saturne se trouve à seulement trois rayons planétaires de la géante gazeuse.
On pensait auparavant que les anneaux situés au-delà de la limite de Roche ne pourraient pas persister à une telle distance de leur corps parent. Les anneaux formés au-delà de la limite de Roche ne devraient pas être stables; ils devraient rapidement s’accumuler dans les cratères, en consommant toute la matière qui les compose.
Les scientifiques pensent que l’anneau de Quaoar s’est formé de manière similaire aux autres anneaux du Système solaire: des collisions entre des lunes orbitant autour de leur planète mère ont créé des débris qui se sont déposés, formant un anneau de roches, de glace et de poussières. Selon les chercheurs, ces particules ne peuvent pas former une lune si elles sont proches de la planète et à l’intérieur de la limite de Roche, car les forces de marée du corps parent les déchirent constamment et les empêchent de s’agglomérer. Mais ce n’est pas le cas pour l’anneau de Quaoar.
Illustration montrant la disposition des anneaux de la planète naine Quaoar comparée à la limite de Roche, considérée comme la distance maximale à laquelle les anneaux planétaires pouvaient se former. Observatoire de Paris
Des chercheurs ont découvert ce système d’anneaux en étudiant l’atmosphère de Quaoar. L’équipe a utilisé l’instrument HiPERCAM à haute vitesse du Gran Telescopio Canarias (îles Canaries), capable de détecter de faibles variations de luminosité des étoiles d’arrière-plan. L’anneau est devenu visible lorsqu’il a provoqué une diminution de la luminosité de l’étoile d’arrière-plan d’environ 5 à 10 %, avant et après le passage du corps principal de Quaoar devant cette étoile. Cet événement, appelé éclipse, a duré moins d’une minute.
Voir aussi... |
L’anneau de Quaoar est trop petit et trop faible pour être observé directement, même avec un instrument puissant comme le télescope spatial Hubble. Hormis les éclipses, le seul moyen de détecter ces anneaux de planètes naines est d’y envoyer une sonde robotisée.
De plus, selon une modélisation basée sur les données du télescope spatial James Webb, cinq planètes semblables à la Terre pourraient se cacher dans le nuage d’Oort, aux confins du système solaire. Le jeune Soleil aurait pu capturer plusieurs exoplanètes de la taille de Mars ou de Mercure orbitant actuellement aux confins du système solaire, mais les identifier s’avérera extrêmement difficile.
La plupart des astronomes s’accordent à dire que notre système solaire ne compte que quatre planètes telluriques, ou planètes rocheuses, toutes situées à proximité du Soleil. Cependant, de nouvelles recherches suggèrent que jusqu’à cinq autres planètes pourraient se cacher aux confins du système solaire.
Les planètes errantes sont des objets de la taille d’une planète qui n’orbitent pas autour d’une étoile. Également appelées planètes vagabondes, elles se forment soit à partir d’amas de gaz non liés à une étoile, soit proviennent de l’orbite d’une étoile avant d’en être éjectées. Le télescope spatial James Webb (JWST) a découvert des centaines de planètes errantes dans la Voie lactée et au-delà, notamment des paires de planètes de la taille de Jupiter dans la constellation d’Orion. Les modèles suggèrent que la plupart d’entre elles ont probablement la taille de Mars.
Si certaines planètes errantes sont éjectées par leurs étoiles, ces dernières peuvent aussi les attirer par leur gravité, les transformant ainsi en astres en rotation constante au sein du Système solaire. Dans une étude publiée le 18 décembre 2023 dans la revue Astrophysical Journal Letters, les chercheurs suggèrent que notre propre Soleil a peut-être également attiré des planètes rocheuses errantes à ses débuts.
Pour déterminer la probabilité, Amir Siraj, doctorant en astrophysique à l’université de Princeton et directeur du programme d’étude des objets interstellaires de cette université, a utilisé plusieurs modèles, ou ensembles d’équations, précédemment développés à partir d’observations de planètes errantes. Partant du principe que notre jeune étoile a une chance sur 50 de capturer une planète errante – une estimation prudente, comme il le souligne –, Siraj a effectué 100 millions de simulations, en ajustant des facteurs tels que la forme de l’orbite, afin de déterminer le nombre de planètes rocheuses que le Soleil aurait pu capturer. Siraj a également supposé que l’environnement primitif du Soleil était suffisamment confiné pour estimer le nombre de planètes dans le pire des cas, la capture de planètes devenant plus difficile dans de telles circonstances.
Des planètes rocheuses capturées par le Soleil pourraient se situer aux confins du système solaire, orbitant autour de celui-ci pendant des dizaines de milliers d’années. (da-kuk via Getty Images)
L’étude a révélé que deux planètes de masse similaire à celle de Mars, ou trois à cinq planètes de masse comparable à celle de Mercure, pourraient se situer à environ 1 400 unités astronomiques (UA) du Soleil. (Une UA correspond à la distance entre la Terre et le Soleil.) Cela signifie que ces planètes errantes se trouvent dans le nuage d’Oort, une gigantesque bulle hypothétique composée de milliards d’objets glacés de la taille de montagnes, qui entoure le Système solaire.
Les nouvelles planètes proposées sont indépendantes de la Planète X, un monde hypothétique semblable à Neptune, encore inconnu, qui orbiterait à environ 43 unités astronomiques du Soleil. Contrairement à cette nouvelle étude, qui repose sur des théories, les scientifiques avaient prédit l’existence de la Planète X à partir d’observations des trajectoires étranges d’objets de la ceinture de Kuiper, une région annulaire de corps glacés s’étendant de Neptune au nuage d’Oort.
Bien que les mondes telluriques capturés seraient probablement plus semblables à la Terre que la Planète X, leur habitabilité reste sujette à spéculation. Si l’eau pourrait exister sous forme de calottes glaciaires, la lumière du soleil y serait «très faible, comparable à la luminosité de la Lune sur Terre», a déclaré Siraj. Mais puisque ces planètes supposées proviennent d’autres systèmes stellaires et sont donc des exoplanètes, de futures missions spatiales d’exploration exoplanétaire pourraient les cibler.
Cependant, détecter ces planètes nouvellement proposées sera encore plus complexe que d’identifier la Planète X, car elles sont beaucoup plus petites et plus éloignées de la planète supposée. Siraj estime que l’observatoire Vera S. Rubin, actuellement en construction au Chili et dont le lancement est prévu en 2025, pourrait détecter une ancienne planète figurant sur la liste FFP à moins de 700 unités astronomiques – mais seulement si, comme il l’a souligné, «elle se trouve dans l’hémisphère sud et est suffisamment proche de nous, avec un albédo suffisamment élevé», c’est-à-dire la capacité de réfléchir la lumière qui l’éclaire.
Commenter sur Facebook* Le propriétaire de la société Meta est considéré comme extrémiste en Russie et fait l’objet d’une interdiction.Voir aussi... Liste complète des gestionnaires d'événements HTML/Javascript avec exemples Liste des documents requis pour un site Web en Fédération de Russie |
