Les télescopes spatiaux Hubble et James Webb ont joint leurs forces pour la première fois afin d’étudier les objets transneptuniens (TNO) les plus lointains. Les chercheurs ont découvert moins de petits TNO que prévu et que leurs couleurs correspondent à celles de leurs homologues plus massifs. Ces observations suggèrent une composition primordiale et intacte, défiant les attentes sur leur évolution.
Les télescopes spatiaux Hubble et James Webb ont joint leurs forces pour la première fois afin d’étudier les objets transneptuniens (TNO) les plus lointains. Cette collaboration inédite a révélé des observations surprenantes : les chercheurs ont découvert moins de petits TNO que prévu, et leurs couleurs correspondent à celles de leurs homologues plus massifs. Ces résultats suggèrent que ces corps glacés ont conservé leur composition primordiale, remettant en question les hypothèses antérieures sur leur évolution.
Une collaboration inédite pour sonder les confins du Système solaire
Les objets transneptuniens (TNO) sont des corps glacés et peu lumineux orbitant au-delà de Neptune. Ils représentent une population d’éléments laissés en suspens depuis la formation du Système solaire. La plupart de ces objets sont plus de 100 millions de fois moins lumineux que les astres visibles à l’œil nu, ce qui les rend extrêmement difficiles à détecter et à étudier.
Pour la première fois, la NASA a mobilisé la puissance combinée du télescope spatial Hubble, observant en lumière visible, et du télescope spatial James Webb, scrutant l’univers en infrarouge. Cette synergie a permis la campagne d’observation de TNO la plus approfondie à ce jour. Des équipes de doctorants de l’Université de Victoria au Canada, sous la direction du Conseil national de recherches du Canada, et de l’Université Northern Arizona ont mené cette étude.
Moins de petits TNO et des couleurs révélatrices
Les chercheurs ont analysé la couleur, la composition et la distribution de taille de 27 nouveaux TNO, parmi les plus petits et les plus faibles jamais observés directement. Ces analyses ont été publiées dans deux articles complémentaires du journal The Astronomical Journal. Les résultats ont montré que le nombre de petits TNO est inférieur aux prévisions initiales des modèles.
Un autre constat majeur concerne la couleur de ces corps. Les couleurs sont considérées comme une empreinte digitale de la composition de surface des TNO. Les observations ont révélé que les petits TNO partagent les mêmes relations chromatiques que leurs homologues plus grands, ce qui indique une uniformité de composition surprenante, indépendamment de leur taille.
Deux populations distinctes d’objets transneptuniens
L’étude a distingué deux types de TNO selon leurs orbites. Les TNO « froids » dynamiquement (dynamically cold TNOs) conservent des orbites relativement circulaires et stables dans le plan du Système solaire, proches de leur lieu de formation initial.
En revanche, les TNO « chauds » dynamiquement (dynamically hot TNOs) se sont formés entre les emplacements actuels d’Uranus et de Neptune. Ils ont été repoussés vers l’extérieur lors de la migration des géantes gazeuses au début de l’histoire du Système solaire. Ces TNO résident aujourd’hui sur des orbites très elliptiques, se déplaçant ainsi hors du plan principal.
Une énigme pour la compréhension de l’évolution des planétésimaux
Avant ces observations, les astronomes supposaient que les petits TNO, qu’ils soient « froids » ou « chauds », auraient subi de nombreuses collisions au fil du temps. Ces impacts auraient modifié leurs surfaces, les distinguant ainsi des TNO plus grands et moins impactés.
Cependant, les données de Hubble et Webb contredisent cette hypothèse. Les petits corps étudiés ressemblent à leurs homologues plus massifs en termes de composition de surface. Cela implique que les collisions n’altèrent pas significativement leurs surfaces, soit parce qu’il y a moins de collisions que prévu, soit parce que les TNO conservent d’une manière ou d’une autre leur composition primordiale et intacte, avant tout impact majeur. Les équipes de recherche poursuivent leurs travaux pour élucider ce mystère.
Les TNO, fenêtres sur la formation planétaire primitive
Ces objets transneptuniens offrent une perspective unique sur les étapes initiales de la formation planétaire. Ils représentent les « planétésimaux », les blocs de construction solides de la taille d’une ville qui se sont agglomérés à partir d’un disque de poussière et de cailloux en orbite autour du Soleil. Ces éléments sont les précurseurs des planètes.
Au-delà de Neptune, la seconde étape de ce processus, où les planétésimaux fusionnent pour former des mondes à part entière, ne s’est jamais achevée. Cela a laissé derrière elle une population figée de ces corps primitifs. L’étude de leur composition permet de remonter le temps et de mieux comprendre les conditions du jeune Système solaire, il y a 4,5 milliards d’années.