Résumé :
Les astronomes s'attendaient à l'origine à la présence d'un grand nombre de minuscules objets glacés dans les confins du système solaire, au-delà de l'orbite de Neptune. Cependant, en utilisant le télescope spatial James Webb et le télescope spatial Hubble pour mener l'enquête la plus approfondie à ce jour, l'équipe de recherche a constaté que la réalité n'est pas cohérente avec certaines prédictions théoriques : le nombre de ces micro-corps célestes est bien inférieur à ce qui était prévu auparavant.
Cette recherche se concentre sur les objets transneptuniens (TNO), qui sont de petits objets glacés répartis au-delà de l'orbite de Neptune et sont considérés comme les « matériaux de construction primitifs » laissés par la formation précoce du système solaire. Parce que ces objets conservent des informations importantes sur l’étape de naissance du système solaire, ils ont toujours constitué des indices importants dans l’étude du processus de formation des planètes.
Afin de rechercher ces objets extrêmement lointains et peu lumineux, l'équipe de recherche a utilisé pour la première fois conjointement le télescope spatial Hubble et le télescope spatial Webb pour effectuer des observations simultanées du même ciel. Hubble est responsable de l'observation de la bande de lumière visible, tandis que Webb est responsable de la bande infrarouge. En combinant les données des deux, les chercheurs peuvent déterminer les orbites, les tailles et les caractéristiques de couleur de la surface de ces corps célestes.
Au cours de l'enquête, l'équipe de recherche a découvert un total de 27 objets trans-Neptune jusqu'alors inconnus. Certaines de ces cibles comptent parmi les objets de ce type les plus petits et les plus faibles jamais observés directement. Le diamètre minimum de la cible est d'environ 5 kilomètres, ce qui ne représente qu'un cinquième de la limite d'observation des télescopes au sol les plus avancés.
Ces objets sont extrêmement faibles et la plupart sont plus de 100 millions de fois plus sombres que les objets visibles à l'œil nu. Quelle est la luminosité de l'une des cibles ? Les chercheurs décrivent avoir trouvé cela aussi difficile que de se tenir sur Terre et d'observer un petit groupe de lucioles brillant à la surface de la Lune.
À l'origine, les scientifiques s'attendaient à ce que le nombre de ces objets augmente considérablement à mesure que leur taille diminue. Cependant, les observations réelles montrent que le nombre d’objets transneptuniens de petite taille est nettement inférieur à celui prédit par certains modèles de formation planétaire.
Cette découverte est d'une grande importance pour comprendre l'histoire de la formation du système solaire.
La théorie dominante actuelle est que la poussière et les minuscules particules en orbite autour du soleil au début du système solaire se sont progressivement rassemblées pour former des corps célestes appelés « planètes ». Ces planétésimaux sont ensuite entrés en collision et ont fusionné pour former des planètes. Cependant, la région en dehors de Neptune n'a pas réussi à achever ce processus, de sorte qu'un grand nombre de reliques des premiers stades de la formation sont encore préservées.
Les chercheurs pensaient à l'origine que de multiples collisions devraient continuellement briser ces petits corps célestes, produisant ainsi des fragments plus nombreux et plus petits. Toutefois, les dernières découvertes indiquent que cela ne semble pas se produire comme prévu.
En plus de leur petit nombre, les couleurs de ces objets ont également surpris les chercheurs.
Selon certains modèles, après des milliards d'années de collisions, la composition de la surface des petits corps célestes devrait être significativement différente de celle des grands corps célestes similaires. Cependant, des observations réelles ont montré que ces petits objets transneptuniens récemment découverts ont des caractéristiques de couleur très similaires à celles des membres plus grands.
Étant donné que la couleur est considérée comme une « empreinte digitale » importante de la composition de la surface, ce résultat signifie que ces minuscules corps célestes peuvent avoir conservé les caractéristiques originales de leur formation au cours de leur longue histoire et n'ont pas complètement modifié leurs propriétés de surface en raison de collisions fréquentes.
L'équipe de recherche a ensuite analysé deux types différents d'objets trans-neptuniens.
Une catégorie est appelée objets trans-neptuniens « froids ». Ces corps célestes se déplacent toujours sur une orbite presque circulaire près du plan principal du système solaire et sont considérés comme ayant essentiellement conservé l’état dans lequel ils se trouvaient à leur naissance. L'autre catégorie est celle des objets trans-neptuniens « chauds ». Les recherches pensent qu’ils se sont formés à l’origine dans la zone située entre Uranus et Neptune. Plus tard, à mesure que les planètes géantes extérieures migraient, elles furent éjectées par gravité vers des orbites plus lointaines. Désormais, leurs trajectoires sont plus inclinées et très elliptiques.
Étonnamment, qu'ils appartiennent au groupe « chaud » ou au groupe « froid », ces corps célestes présentent des modèles de distribution de taille similaires.
Les chercheurs ont déclaré que cela signifie que le processus de formation des planétésimaux pourrait ne pas être très sensible à l'environnement d'origine du disque stellaire à l'époque. Que l'environnement de formation soit plus dense ou clairsemé, plus chaud ou plus froid, la distribution de taille des planétésimaux résultants est assez similaire.
Ce qui est encore plus intéressant, c'est que ces corps célestes semblent encore conserver les informations caractéristiques de leur « lieu de naissance ». Même après des milliards d’années de perturbations orbitales ou même après avoir été éjectés vers des régions lointaines, ils conservent encore des traces de leur période de formation dans des caractéristiques physiques telles que la couleur.
Les chercheurs pensent que cela montre que ces corps célestes « se souviennent » dans une certaine mesure de la façon dont ils sont nés.
Cette découverte remet non seulement en question certains modèles de prédiction sur le nombre d'objets au-delà de Neptune, mais fournit également de nouvelles contraintes pour comprendre le mécanisme de formation des planètes dans les premiers stades du système solaire.
Alors que les télescopes Webb et Hubble continuent d'effectuer des observations plus profondes, les astronomes espèrent expliquer davantage pourquoi ces objets microscopiques ne sont pas abondants, pourquoi ils peuvent conserver leurs caractéristiques de surface d'origine pendant si longtemps et en quoi ces phénomènes reflètent la véritable histoire de la naissance du système solaire.
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