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Découverte mystérieuse au-delà de Neptune

Découverte d’un gros objet de Kuiper avec une orbite exceptionnelle

Une équipe d’astronomes travaillant au Canada, en France et aux Etats-Unis a découvert un petit corps inhabituel orbitant autour du Soleil au-delà de Neptune, dans la région que les astronomes appellent la ceinture de Kuiper.
Ce nouvel objet est deux fois plus loin du Soleil que Neptune et
approximativement deux fois plus petit que Pluton. Son orbite particulièrement inhabituelle tient en échec les théories de l’évolution du système solaire.

Actuellement situé à 58 unités astronomiques (1 unité astronomique, ou UA, est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres), ce nouvel objet ne s’approche jamais du Soleil à moins de 50 UA car son orbite est presque circulaire.
Presque tous les objets de la ceinture de Kuiper découverts au-delà de Neptune sont entre 30 UA et 50 UA. Au-delà de 50 UA, la ceinture de Kuiper principale semble s’arrêter, et les rares objets qui y ont été découverts sont tous sur des orbites très excentiques (non circulaires). Ces orbites excentriques sont dues, dans leur grande majorité, à l’action de Neptune qui rejette l’objet vers l’extérieur du système solaire par un effet de fronde. Comme le nouvel objet
n’approche jamais à moins de 50 UA du Soleil, d’autres théories sont
nécessaires pour expliquer son orbite. Pour compliquer encore le problème, l’orbite de cet objet présente une très grande inclinaison, 47 degrés, par rapport au reste du système solaire.

Ces figures montrent l’orbite du nouvel objet comparée aux orbites de quelques objets de la ceinture de Kuiper représentatifs. L’orbite du nouveau corps est indiquée en rouge, avec un carré bleu indiquant sa position actuelle. Le premier graphe est une vue du système solaire du dessus, et montre l’orbite circulaire distante. Le deuxième graphe est une vue de côté montrant la forte inclinaison de l’orbite.

La Découverte et le Suivi

L’objet, dénommé officiellement 2004 XR 190 par l’Union Astronomique
Internationale (cf. circulaire électronique MPEC), fut découvert lors des opérations de routine du

Relevé du Plan Ecliptique Canada-France
(Canada-France Ecliptic Plane Survey, ou CFEPS) faisant partie du
Legacy Survey
sur le Télescope Canada France Hawaii.
Pour l’instant, les découvreurs utilisent le surnom de "Buffy" pour identifier le nouvel objet, bien qu’ils proposent un nom officiel différent, en accord avec les conventions officielles du Comité de Nomenclature de l’UAI.

Buffy fut extrait de la montagne de données du CFEPS (environ 50 gigaoctets par heure de fonctionnement) par des ordinateurs fouillant les images du télescope et produisant des centaines de candidats. Les astronomes passent ensuite les candidats en revue pour identifier les comètes distantes.
L’astronome Lynne
Allen de l’Université de Colombie Britannique fut la première à poser les yeux sur le nouvel objet, lors de l’identification de l’objet au court de la réduction des données CFEPS de décembre 2004. « Il était plutôt brillant comparé
aux objets de la ceinture de Kuiper que nous trouvons habituellement, dit le Dr. Allen, mais le plus intéressant c’est qu’il était très éloigné. »
La luminosité de l’objet implique que son diamètre est probablement entre 500 et 1000 km, un gros objet de la ceinture de Kuiper, mais pas le plus gros.

« Nous avons immédiatement réalisé que l’objet était deux fois plus loin du Soleil que Neptune et que son orbite était probablement quasi-circulaire, dit
le Professeur Brett Gladman de UBC, qui a noté le caractère inhabituel de l’objet alors qu’il déterminait son orbite, mais des observations supplémentaires étaient nécessaires. » De nombreuses observations des objets de la ceinture de Kuiper sur une période d’au moins un an, et souvent trois ans, sont nécessaires avant que leurs orbites puissent être précisément déterminées. La première de ces observations de suivi eut lieu en octobre 2005 alors que B. Gladman et
Phil Nicholson de l’Université de Cornell

utilisaient le
télescope Hale de 5 mètres
pour ré-observer l’objet.
Les nouvelles mesures de position de Buffy montrèrent que l’orbite était non seulement très inclinée par rapport au plan des orbites des planètes du système planétaire (fixant le record pour un objet de la ceinture de Kuiper), mais aussi très différente de toutes les orbites connues car presque circulaire tout en étant très lointaine.

De nouvelles mesures de position réalisées au télescope de
l’Observatoire National de Kitt Peak en Arizona par les membres de l’équipe
Joel Parker
(Southwest Research Institute), ainsi que
JJ Kavelaars et
Wes Fraser (HIA/UVic), durant le mois de novembre 2005 raffinèrent les estimations de la distance péricentrique (point le plus proche du Soleil) de Buffy.
En février 2006, les détails fins de l’orbite de l’objet seront connus.
L’équipe a rapporté ses découvertes au

Centre des Planètes Mineures (Minor Planet Center)
, le lieu
d’enregistrement des mesures astronomiques pour les nouvelles planètes
mineures.
« Découvrir le premier objet connu avec une orbite quasi-circulaire au-delà de 50 UA est vraiment très fascinant », commente Brian Marsden, directeur du MPC.

GIF - 453.2 ko
Images de découverte de Buffy.
Buffy est le point mobile près du centre. La
bande noire sur la droite est simplement le bord de l’image — un léger
changement de pointage du télescope et Buffy n’aurait pas été vu !

Des théories changeantes

Bien que ce ne soit ni le plus petit, ni le plus gros, ni le plus distant des objets découverts dans cette partie de l’espace, une région appelée "Ceinture de Kuiper", cet objet a une orbite très inhabituelle qui tient en échec les théories de l’évolution du Système Solaire.

Pourquoi l’orbite de Buffy est-elle si inhabituelle ? Seulement un seul objet détecté à ce jour,
Sedna,
reste au-delà de 50 UA du Soleil tout au long de son orbite. Cependant, Sedna est sur une orbite très excentrique, s’approchant à 76 UA avant de s’éloigner jusqu’au-delà de 900 UA. Bien que des mesures précises de l’orbite de Buffy sont encore nécessaires, il semble que le nouveau corps se déplace seulement entre 50 et 67 UA du Soleil au plus. Combiné avec la forte inclinaison, ce nouvel objet pose problème aux théories actuelles de l’histoire du Système
Solaire primordial.

Tous les autres objets de la ceinture de Kuiper qui passent la majeure partie de leur vie au-delà de 50 UA sont sur des orbites très excentriques, et pour la plupart approchent le Soleil à moins de 38 UA.
Cette faible distance les met à la portée de l’influence gravitationnelle de Neptune, et on considère généralement qu’ils on été dispersés sur leurs orbites présentes par un effet de fronde gravitationnelle avec Neptune. Ce groupe d’objets a ainsi été nommé le "Disque Dispersé". Deux autres objets qui se déplacent au-delà de 50 UA sur des orbites très excentriques ont été découverts dans les dernières années,
2000 CR105 qui s’approche à 44 UA, et
Sedna
qui ne vient jamais plus près du Soleil que 76 UA. Du fait de leur grande excentricité, ces objets ont très probablement été très fortement perturbés par quelque chose au cours de leur histoire, bien que ce ne soit vraisemblablement pas Neptune car ils ne s’en approchent pas suffisamment pour être dispersés par son action gravitationnelle. Comme Sedna et 2000 CR105 s’éloignent à plus de
500 UA du Soleil, une théorie possible prévoit qu’après avoir été dispersés par Neptune, une étoile passant près de là aurait pu éloigner leur péricentre du Soleil. Comme ces objets requièrent l’intervention de quelque chose d’extérieur au Système Solaire tel que nous le connaissons à l’heure actuelle, ce groupe est appelé le "Disque Dispersé Etendu".

Buffy semble être un membre du "Disque Dispersé Etendu", mais sur une orbite presque circulaire, différent de celles de tous les autres membres.
De plus, sa forte inclinaison ne peut pas être expliquée simplement comme le fait d’une étoile de passage. Si une étoile a pu affecter Buffy aussi fortement, elle aurait dûu perturber la majeure partie de la ceinture de Kuiper en même temps. Comme les astronomes ne détectent pas de signe de cette forte perturbation, une autre théorie doit expliquer l’orbite de Buffy.

Une explication possible pourrait être trouvée dans un effet secondaire du lent ré-arrangement du Système Solaire très tôt dans son histoire. Alors que l’orbite de Neptune grandissait lentement dans le jeune Système Solaire, des interactions gravitationnelles complexes auraient pu circulariser et incliner l’orbite de quelques objets de la ceinture de Kuiper. Bien que l’orbite de Buffy puisse être due à un tel effet, cette théorie ne semble pas en mesure d’expliquer 2000 CR105 et Sedna.

Note supplémentaire

Les théories de la formation du Système Solaire externe sont poussées à leurs limites par l’existence de Buffy et les autres objets distants et fortement inclinés découverts ces 5 denières années dans la ceinture de Kuiper. Bien que des théories existent pour expliquer chaque objet individuel, il est difficile d’expliquer l’ensemble des objets connus par un seul effet.
Comme les objets inhabituels tels que Buffy sont très rares, les astronomes en sont encore à gratter la surface des zones d’ombre de la ceinture de Kuiper.
De nouveaux grands relevés qui explorent systématiquement la ceinture de Kuiper sont les seuls moyens de découvrir les mystères de ce qui s’est passé au début de l’histoire de notre Système Solaire.


CONTACTS :

Lynne Allen Vancouver, BC604-827-5319
604-219-0093
Brett Gladman Vancouver, BC604-822-6244
J.J. Kavelaars Victoria, BC250-363-8694
Joel Parker Boulder, CO 303-546-0265
Jean-Marc Petit Besançon, FR+33 3 81 66 69 29
Phil Nicholson Cornell, NY607-255-8543
CFHT Logo Christian Veillet CFHT, HI 1 (808) 885 2143
1 (808) 938 3905

LIENS

Version anglaise de ce communiqué de presse sur le site du
Simulation 3D de l’orbite de Buffy,
copyright dunnbypaul.net
Une version EPS noir et blanc de la
vue de dessus du Système Solaire (première figure ci-dessus).

Une version EPS noir et blanc de la
vue de coté du Système Solaire (seconde figure ci-dessus).

Une page web plus
technique
sur Buffy (en anglais), avec
des diagrammes des éléments orbitaux

Pour référence :
Le premier lien sur
cette page web pointe vers une revue très peu technique récente dans le
journal Science à propos des populations orbitales dans le Système Solaire externe.


CFHT Legacy Survey