Hubble et James-Webb découvrent 27 mondes glacés aux confins du Système solaire : trois surprises attendent les chercheurs

Dans les grandes lignes, la formation du Système solaire, à l'origine également de notre Planète Miracle, la Terre, est aujourd'hui bien connue et comprise. Cela ne signifie pas pour autant que les planétologues en ont percé tous les secrets. Bien au contraire ! De nouvelles observations viennent régulièrement les surprendre lorsqu'ils cherchent à reconstituer avec toujours plus de précision les événements qui se sont déroulés il y a environ 4,6 milliards d'années.

Nous en avons aujourd'hui un nouvel exemple avec une découverte qui repose sur les regards combinés du vénérable télescope spatial Hubble, dans le domaine visible, et du télescope spatial James-Webb, dans l'infrarouge.

Ces regards se sont portés vers les confins du Système solaire, sur des populations de petits corps célestes glacés dont on connaît l'existence au-delà de l'orbite de Neptune, c'est-à-dire à plus de 4,5 milliards de kilomètres environ du Soleil, soit 30 unités astronomiques (UA).

Un nouveau scénario révèle que la Terre et Mars auraient suivi deux chemins très différents dès les débuts du Système solaire

Une équipe de planétologues, menée par des chercheurs de l'Université de Copenhague, au Danemark, pense qu'il faut revoir les scénarios de la formation de la Terre et de Mars, il y a 4,56 milliards d'années. Ils ont pour cela reconstitué les premières étapes de la formation des planètes en analysant leur composition chimique grâce à une approche inédite sur ordinateur.... Lire la suite

Ces objets transneptuniens sont extrêmement peu lumineux et leur déplacement apparent dans le ciel est très lent, ce qui explique qu'ils soient longtemps restés hors de portée des observations astronomiques, conservant leurs secrets à l'abri des regards humains.

Mais grâce à la puissance combinée de Hubble et de James-Webb, ce sont désormais 27 nouveaux petits objets transneptuniens, dont certains mesurent seulement cinq kilomètres de diamètre, qui sont tombés dans les filets des astronomes.

Or, l'étude de ces populations de corps glacés peut nous renseigner sur les premières étapes de la naissance des planètes, il y a environ 4,6 milliards d'années. Et c'est précisément ce que viennent de montrer deux équipes de chercheurs, comme elles l'expliquent dans deux articles publiés dans The Astronomical Journal.

Au-delà de Neptune, d'innombrables mondes glacés orbitent autour du Soleil depuis des milliards d'années, préservant des vestiges des premiers temps de notre Système solaire. En combinant les observations des télescopes spatiaux Hubble et James Webb de la Nasa, des astronomes ont découvert des objets transneptuniens (OTN) jusqu'alors inconnus, lors de la recherche la plus approfondie jamais menée sur ces objets lointains. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa

Des fossiles du Système solaire qui défient les prédictions

Une première surprise concerne les effets des collisions entre petits objets transneptuniens au cours des milliards d'années écoulées. Les modèles laissaient penser que les chocs répétés avaient dû modifier les propriétés de surface de ces corps, effaçant ainsi une partie de la mémoire de leurs matériaux primitifs.

Mais les observations racontent une tout autre histoire ! Les plus petits objets présentent en effet des couleurs comparables à celles des corps plus grands appartenant aux mêmes populations. Or, ces couleurs fournissent des indices sur la composition chimique des surfaces.

Tout se passe donc comme si ces petits corps avaient conservé une partie de la mémoire de leur naissance, malgré les collisions qu'ils ont pu subir. Une énigme qui suggère que les effets des collisions ont été moins importants que prévu, ou que leurs surfaces ont réussi, d'une manière encore mal comprise, à préserver leurs caractéristiques primitives.

Une deuxième surprise concerne deux grandes populations d'objets transneptuniens que les astronomes qualifient de dynamiquement « chaudes » et « froides ». Ces appellations ne font pas référence à leurs températures, mais aux caractéristiques de leurs orbites, notamment leur excentricité et leur inclinaison par rapport au plan moyen des orbites des planètes du Système solaire.

La première population aurait connu d'importantes perturbations orbitales au cours de l'histoire du Système solaire, tandis que la seconde aurait conservé des orbites proches de celles de son lieu de formation.

Or, malgré ces histoires différentes, les astronomes constatent que les distributions des tailles des objets dans ces deux populations sont étonnamment similaires. Un résultat inattendu qui pourrait signifier que les mécanismes à l'origine des premiers planétésimaux (dont parle Sean Raymond dans la vidéo ci-dessous) étaient moins sensibles qu'on ne le pensait aux conditions physiques régnant dans le disque protoplanétaire où sont nées les planètes.

Enfin, une troisième surprise attendait les chercheurs : Hubble et Webb ont révélé moins de petits objets transneptuniens que ne le prédisaient certains modèles de formation planétaire. Ce déficit apparent pourrait lui aussi nous apprendre quelque chose d'important sur les processus qui ont gouverné la naissance et l'évolution des premiers corps solides du Système solaire.

Au final, ces résultats pourraient conduire les planétologues à revoir certains aspects de leurs modèles de formation planétaire, notamment les scénarios décrivant l'assemblage des premiers corps solides à partir des poussières et des galets présents dans le disque protoplanétaire initial. Il s'agit justement de l'un des processus évoqués dans la vidéo de l'astrophysicien Sean Raymond ci-dessous.

Plus de 4,6 milliards d'années après leur formation, ces petits corps glacés, véritables fossiles de la jeunesse du Système solaire, pourraient donc encore nous réserver bien des surprises.

Sean Raymond, astrophysicien au Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux, nous parle de la formation du Système solaire selon le scénario standard par accrétion de planétésimaux donnant des embryons planétaires. © Ideas in Science