Crédit d'image: NASA
Les chercheurs du Southwest Research Institute pensent qu'ils ont une théorie qui pourrait aider à expliquer pourquoi il y a si peu d'objets dans la ceinture de Kuiper - une bande d'objets en dehors de l'orbite de Neptune. Selon les théories sur la formation des systèmes planétaires, il devrait y avoir 100 fois plus de matière dans la ceinture de Kuiper que les astronomes ne l'ont observé. Les chercheurs pensent que les géantes gazeuses, dont Neptune, se sont formées plus près du Soleil et ont lentement dérivé au fil du temps. Lorsque Neptune a migré, il aurait pu pousser les objets Kuiper hors du système solaire.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Southwest Research Institute (SwRI) et de l’Observatoire de la Côte d’Azur explique un des aspects les plus mystérieux de la population d’objets au-delà de Neptune. Ce faisant, il offre un aperçu unique du disque proto-planétaire à partir duquel les planètes du système solaire se sont formées. Les résultats seront publiés dans le numéro du 27 novembre de Nature.
La ceinture de Kuiper est une région du système solaire qui s’étend vers l’extérieur de l’orbite de Neptune, contenant des milliards d’objets glacés de plusieurs kilomètres à plusieurs milliers de kilomètres. Il a été découvert en 1992 et, depuis lors, près de 1 000 objets ont été catalogués. Certains de ces objets sont très grands - les plus grands ayant un diamètre de plus de 1 000 kilomètres.
Alors que les astronomes ont étudié cette structure, un mystère s'est dévoilé. Comme la plupart des planètes du système solaire, les gros objets de la ceinture de Kuiper auraient été formés à partir d'objets plus petits qui se collaient ensemble lorsqu'ils entraient en collision. Pour que ce processus ait fonctionné dans les régions éloignées au-delà de Neptune, la ceinture de Kuiper devrait contenir plus de 10 fois la quantité de matière qui est dans la Terre. Cependant, les relevés télescopiques de cette région montrent qu'elle contient actuellement environ un dixième de la masse de la Terre, ou moins.
Pour résoudre le casse-tête, les chercheurs recherchent depuis plusieurs années un moyen d'enlever plus de 99% du matériau de la ceinture de Kuiper. Cependant, le Dr Harold Levison (SwRI) et le Dr Alessandro Morbidelli (Observatoire de la Côte d'Azur de Nice, France) décrivent dans leur article, «Former la ceinture de Kuiper par le transport extérieur d'objets pendant la migration de Neptune». que la ceinture de Kuiper n'a peut-être pas perdu beaucoup de masse.
«Le problème de l'épuisement de masse nous colle à la gorge depuis un certain temps», explique Levison, scientifique au sein du département d'études spatiales de la SwRI. "Il semble que nous ayons enfin une réponse possible."
Levison et Morbidelli soutiennent que le disque proto-planétaire à partir duquel les planètes, astéroïdes et comètes se sont tous formés avait un bord imprévu jusqu'à présent à l'emplacement actuel de Neptune, qui est à 30 unités astronomiques (AU, la distance moyenne entre le Soleil et la Terre) , et que la région maintenant occupée par la ceinture de Kuiper était vide. Tous les objets de la ceinture de Kuiper que nous voyons au-delà de Neptune se sont formés beaucoup plus près du Soleil et ont été transportés vers l'extérieur au cours des dernières étapes de la formation de la planète.
Les chercheurs savent depuis 20 ans que les orbites des planètes géantes se déplaçaient au fur et à mesure de leur formation. En particulier, Uranus et Neptune se sont formés plus près du Soleil et ont migré vers l'extérieur. Levison et Morbidelli montrent que Neptune aurait pu pousser tous les objets de la ceinture de Kuiper observés vers l'extérieur lors de sa migration.
«Nous n’avons vraiment pas résolu le problème de l’épuisement de masse, nous l’avons contourné», explique Levison. "Selon notre travail, le vide au-delà de Neptune était probablement dépourvu d'objets."
Cependant, dans ce modèle, l'intérieur de la région à 30 UA contenait suffisamment de matière pour former les objets de la ceinture de Kuiper. Les mécanismes utilisés par Neptune pour repousser la ceinture de Kuiper n'ont affecté qu'une petite fraction des objets. Ceux-ci sont devenus les objets vus par les astronomes; le reste a été dispersé hors du système solaire par Neptune. Cette nouvelle théorie explique bon nombre des caractéristiques observables du système solaire externe, y compris les caractéristiques des orbites des objets de la ceinture de Kuiper et l'emplacement de Neptune.
"L'un des aspects déroutants de la migration de Neptune est la raison pour laquelle elle s'est arrêtée là où elle était", explique Morbidelli. «Notre nouveau modèle l'explique également. Neptune a migré jusqu'à ce qu'il atteigne le bord du disque proto-planétaire, moment auquel il s'est brusquement arrêté. »
La NASA, la National Science Foundation et le Centre National de la Recherche Scientifique de Paris ont financé cette recherche.
Source originale: Communiqué de presse SwRI
