Hubble et Webb ont trouvé des traces de l’histoire ancienne du Système solaire dans des objets au-delà de Neptune
- Hubble et Webb ont observé conjointement une même région du ciel et contribué à la découverte de 27 objets transneptuniens jusqu’alors inconnus.
- Les petits objets ont conservé des caractéristiques de couleur semblables à celles des corps plus grands, contrairement aux attentes selon lesquelles les collisions auraient une forte influence.
- Les distributions de taille des populations froide et chaude se sont révélées semblables, mais l’origine de cette similitude et la préservation des surfaces restent inexpliquées.
Ce que les télescopes ont découvert au-delà de l’orbite de Neptune
Les télescopes Hubble et James Webb ont aidé les astronomes à étudier de petits corps au-delà de l’orbite de Neptune et à découvrir 27 objets transneptuniens jusque-là inconnus. Leur analyse conjointe a apporté de nouvelles informations sur la taille et la couleur de ces corps glacés lointains, mais aussi un résultat inattendu : les petits objets sont moins nombreux que ne le prédisaient certaines théories. Leurs caractéristiques de couleur se sont toutefois révélées proches de celles des corps plus grands des mêmes régions.
Les objets transneptuniens sont importants pour l’étude des débuts du Système solaire, car beaucoup d’entre eux ne sont pas devenus des planètes à part entière et ont subsisté sous forme de petits corps. Dans cette étude, ils sont considérés comme des vestiges du matériau à partir duquel les planètes se sont formées. Leurs surfaces peuvent renseigner sur les conditions de leur formation et les changements survenus par la suite. Il est difficile de les observer : ces objets brillent plus de cent millions de fois moins que les astres visibles à l’œil nu.
Les résultats sont présentés dans deux études publiées dans The Astronomical Journal. Ces travaux portent sur la taille, la composition et l’histoire ancienne des objets récemment découverts. Des équipes de recherche dirigées par des doctorants de l’Université de Victoria, au Canada, et de la Northern Arizona University ont mené l’étude la plus approfondie jamais réalisée à l’époque sur les objets transneptuniens. L’équipe de Victoria était dirigée par le Conseil national de recherches du Canada.
Comment étudie-t-on les corps glacés lointains ?
Les deux télescopes spatiaux ont observé simultanément la même région du ciel, mais ont capté différents types de lumière. Hubble a détecté le rayonnement visible, tandis que Webb a observé l’infrarouge. En croisant les données, les astronomes ont pu étudier les couleurs des objets, estimer leur taille et déterminer les caractéristiques de leur mouvement autour du Soleil. C’est la combinaison de ces deux types d’observations qui a permis d’étudier des corps peu lumineux, difficiles à détecter et à examiner par une seule méthode.
Les couleurs donnent aux chercheurs des indices sur la composition chimique de la surface et les aident à distinguer les histoires possibles des objets. Dans cette étude, leur importance est comparée à celle des empreintes digitales : elles permettent de déduire les propriétés propres à un corps. Cependant, la couleur à elle seule ne permet pas de déterminer définitivement ce qui est arrivé à la surface. Elle a donc été mise en relation avec la taille et les caractéristiques orbitales, afin de dégager des tendances générales parmi les objets lointains.
Les chercheurs ont réparti les objets transneptuniens en populations dynamiquement « froides » et « chaudes ». Ces termes ne décrivent pas la température, mais les caractéristiques des orbites. Les corps froids suivent des trajectoires relativement circulaires et restent proches du plan dans lequel orbitent la plupart des planètes. Les objets chauds, en revanche, ont des orbites plus allongées et se déplacent au-dessus et au-dessous du plan principal du Système solaire.
Deux populations aux histoires orbitales différentes
Selon la description de l’étude, les objets transneptuniens froids sont pour la plupart restés dans les régions où ils se sont formés. Leurs orbites sont relativement calmes et peu allongées, et leur mouvement reste proche du plan commun des orbites planétaires. Cela en fait des éléments importants pour les comparer aux corps dont les trajectoires ont sensiblement changé. Les observations ont montré que même les plus petits représentants de la population froide conservent des caractéristiques de couleur semblables à celles des objets plus grands.
Les objets chauds auraient une histoire différente : ils se seraient formés entre les orbites actuelles d’Uranus et de Neptune, puis auraient été dispersés vers l’extérieur lorsque les planètes géantes ont changé de position au début de l’histoire du Système solaire. Aujourd’hui, leurs orbites sont plus allongées et leur trajectoire passe au-dessus comme au-dessous du plan principal des planètes. Malgré ce passé dynamique, les tendances de couleur de cette population sont elles aussi liées aux conditions de formation.
La similarité des caractéristiques chromatiques des objets froids et chauds est particulièrement remarquable compte tenu des différences de leur histoire orbitale. Les corps chauds ont subi une réorganisation de leurs trajectoires, tandis que les corps froids sont, dans une large mesure, restés près de leur lieu de naissance. Pourtant, les deux groupes présentent des liens entre leurs couleurs que les chercheurs considèrent comme des traces de leur origine. Les observations indiquent que ces caractéristiques ont moins évolué qu’on aurait pu s’y attendre au cours de l’existence du Système solaire.
Résultats inattendus et questions ouvertes
Avant l’obtention des données, les scientifiques supposaient que les petits corps transneptuniens devaient être particulièrement marqués par les collisions répétées survenues au cours de milliards d’années. Les impacts pouvaient fragmenter les objets, exposer des matériaux frais et ainsi modifier la composition et la couleur de leur surface. Pourtant, les nouveaux objets ont révélé des relations chromatiques communes, semblables à celles observées chez les corps plus grands. Cela ne correspond pas à l’idée simple selon laquelle les petits corps devraient nécessairement avoir une apparence différente en raison de collisions fréquentes.
Deux explications au moins restent possibles. Les objets ont peut-être subi moins de collisions que ne le supposaient les astronomes, ou leurs surfaces sont capables de conserver leur composition initiale même après des impacts. Les données ne permettent pas encore de trancher entre ces deux hypothèses. Anastasia Morgan, doctorante à l’Université du Nord de l’Arizona, qui a dirigé l’étude des couleurs et de la composition, a fait remarquer que les petits corps semblent conserver la trace de leur formation. Le coauteur David Trilling a souligné que les objets chauds portent les marques de leur lieu de naissance malgré les changements d’orbite.
Les données de Webb ont apporté un autre résultat : les distributions des objets selon leur taille se sont révélées étonnamment similaires dans les populations chaude et froide. C’est particulièrement intéressant, car, selon l’étude, ces groupes se sont formés dans des régions différentes du Système solaire primitif. Cette similitude pourrait indiquer que les processus de formation des planétésimaux ont fonctionné de façon comparable dans des conditions différentes. Mais les observations n’expliquent pas encore pourquoi ces distributions concordent, comment les surfaces se conservent exactement ni à quelle fréquence les collisions se sont produites.
Source : ScienceDaily
