Un astéroïde en exil découvert en périphérie du Système Solaire
Publié par Adrien le 14/05/2018 à 00:00
Source: ESO
Grâce aux télescopes de l'ESO, une équipe internationale d'astronomes a étudié un vestige du Système Solaire primordial. Il est apparu que l'étrange objet 2004 EW95 de la Ceinture de Kuiper est un astéroïde riche en carbone, le tout premier de ce type dont la présence en périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite éloignée...) du Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit,...) se trouve confirmée. Cet étrange objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) s'est probablement formé dans la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter, avant qu'il ne soit éjecté, à des milliards de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) de là, à son emplacement actuel au sein de la Ceinture de Kuiper (La ceinture de Kuiper (parfois appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper, ['kœj.pər] en néerlandais), est une zone du système...).


Peu après sa naissance, le Système Solaire a traversé une période de fortes turbulences. Les modèles théoriques relatifs à cette période prédisent que la formation des géantes gazeuses s'est soldée par l'éjection de petits corps rocheux du Système Solaire interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) vers des orbites éloignées du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) (1). Ces modèles suggèrent notamment que la Ceinture de Kuiper - une région froide située au-delà de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) de Neptune - contient une faible proportion de corps rocheux issus du Système Solaire interne, tels des astéroïdes riches en carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) baptisés astéroïdes carbonés (2).

La publication d'un récent article attestant de la toute première découverte observationnelle d'un astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence d’une comète, tourne...) carboné au sein de la Ceinture de Kuiper renforce la validité de ces modèles théoriques relatifs aux premiers instants tourmentés de notre Système Solaire. Après avoir effectué des mesures précises au moyen de divers instruments installés sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, une petite équipe d'astronomes pilotée par Tom Seccull de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) de la Reine à Belfast au Royaume-Uni a pu mesurer la composition de l'objet 2004 EW95 de la Ceinture de Kuiper, et établir qu'il s'agissait d'un astéroïde carboné. Ce résultat suggère qu'il s'est formé dans le Système Solaire interne avant de migrer en périphérie (3).

L'étrange nature de 2004 EW95 a été révélée pour la première fois par Wesley Fraser, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) à l'Université de la Reine à Belfast et membre de l'équipe à l'origine de cette découverte, alors qu'il effectuait des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) de routine au moyen du Télescope Spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de...) du consortium NASA/ESA. Le spectre de réflectance de l'astéroïde - ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) réfléchie par un objet - différait de celui des petits Objets de la Ceinture de Kuiper (KBOs) semblables dont les spectres, pour la plupart inintéressants et dénués de caractéristiques particulières, contiennent peu d'informations relatives à leur composition.

"Le spectre de réflectance de 2004 EW95 différait notablement de celui des autres objets situés en périphérie du Système Solaire" précise Tom Seccull, auteur principal de l'article. "Il était suffisamment inhabituel pour susciter notre intérêt".

L'équipe a observé 2004 EW95 au moyen des instruments X-Shooter et FORS2 installés sur le VLT. La sensibilité de ces spectrographes a permis à l'équipe d'obtenir des mesures plus précises concernant le spectre de la lumière réfléchie par l'astéroïde et, par là-même, d'en déduire sa composition.

En dépit de l'impressionnant pouvoir collecteur du VLT, 2004 EW95 s'avéra difficile à observer. L'objet, d'un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est...) de 300 kilomètres, se situe à quelque 4 milliards de kilomètres de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...). En outre, sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...), riche en carbone, est particulièrement sombre. L'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) constitua donc un véritable challenge scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...).

"Cela revient à observer un terril géant sur fond de ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) nocturne", précise Thomas Puzia de l'Université Catholique Pontificale du Chili, co-auteur de l'étude.

"2004 EW95 est non seulement en mouvement. Il est également très peu lumineux !" ajoute Tom Seccull. "Il nous a fallu utiliser une méthode de traitement de données (En informatique, le terme traitement de données renvoie à une série de processus qui permettent d'extraire de l'information ou de produire du savoir à partir de données brutes. Ces processus, une...) particulièrement avancée pour extraire le maximum d'informations." Le spectre de l'objet présentait deux caractéristiques notables, résultant de la présence d'oxydes ferreux et de phyllosilicates. L'existence de ces minéraux au sein d'un KBO n'avait jamais été confirmée auparavant. Elle plaide en faveur de la formation de 2004 EW95 au sein du Système Solaire interne.

Tom Seccull conclut: "Le fait que 2004 EW95 occupe à présent les régions froides et externes du Système Solaire suggère qu'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne...) en mouvement dans le Système Solaire naissant l'a projeté sur son orbite actuelle."

"Des rapports antérieurs font état des spectres atypiques d'autres Objets de la Ceinture de Kuiper. Aucun toutefois ne s'est trouvé confirmé avec un tel degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée...)" précise Olivier Hainaut, un astronome de l'ESO extérieur à l'équipe. "La découverte d'un astéroïde carboné au sein de la Ceinture de Kuiper constitue un élément clé en faveur de l'une des prédictions fondamentales des modèles dynamiques du jeune Système Solaire."

Notes

(1) Les modèles dynamiques actuels d'évolution du jeune Système Solaire, tels l'hypothèse du grand bouleversement et le modèle de Nice, suggèrent que les planètes géantes migrèrent vers l'intérieur puis vers l'extérieur du Système Solaire, perturbant et dispersant les objets du Système Solaire interne. En conséquence, une faible proportion d'astéroïdes rocheux sont censés avoir migré au sein du nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...) d'Oort et de la Ceinture de Kuiper.

(2) Les astéroïdes carbonés sont composés de l'élément carbone sous ses différentes formes. Les astéroïdes carbonés - ou de type C - sont reconnaissables à leur surface sombre, résultant de la présence de molécules de carbone.

(3) D'autres objets du Système Solaire interne ont fait l'objet de détections antérieures en périphérie du Système Solaire. Il s'agit toutefois du premier astéroïde carboné découvert, loin de sa région de formation, au sein de la Ceinture de Kuiper.
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