LA CEINTURE DE KUIPER ET LES OBJETS TRANS-NEPTUNIENS
Equipés de puissantes caméras CCD, les télescopes
professionnels sont parvenus à mettre en évidence
l'existence d'une deuxième ceinture d'astéroïdes
loin, très loin du Soleil, bien au-delà des orbites
de la planète Neptune et de la planète Pluton : la
ceinture de Kuiper.
Le premier membre de cette famille de petits corps glacés
situés au-delà de la planète Neptune est QB1,
découvert en 1992 par
David Jewitt et Jane Luu; on en dénombre aujourd'hui un peu
plus de 1000 mais on estime que la ceinture de Kuiper contient plus
de 70 000 de ces astéroïdes que les astronomes anglo-saxons
appellent les Objets Trans-Neptuniens (TNO).
Certains de ses membres sont à peine plus petits que Pluton ou
sa lune Charon. Le plus grand identifié jusqu'à aujourd'hui est
Quaoar qui atteint 1280 km de diamètre (rappelons pour mémoire
que l'astéroïde Cérès mesure 1003 km),
soit plus de la moitié du diamètre de Pluton qui pourrait de ce
fait en perdre son statut de planète et être rattachée à cette classe
d'objets. En particulier, les astronomes ont remarqué que
Pluton se déplace sur une orbite en résonance gravitationnelle 3/2
avec Neptune. Or, on a découvert plusieurs autres TNO ayant les
mêmes caractéristiques, et on les a appelé des Plutinos. Pluton
ne serait-elle pas finalement le plus gros de tous ces Plutinos
et non pas une planète véritable ?
Les plus gros des objets trans-neptuniens sont restés tels
qu'ils se sont formés, lors de la naissance du système
solaire, voici 4.5 milliards d'années et sont donc de véritables
fossiles vivants, ce qui intéresse au plus haut point les
astronomes. Mais les plus petits semblent être des fragments
issus de collisions entre les plus gros.
La majeure partie des objets de la ceinture de Kuiper contiennent
plus de glace que de roches, et ne sont donc pas à proprement parler
des astéroïdes mais plutôt des comètes : cette ceinture
est la source de près de la moitié des comètes qui sillonnent le
ciel du système solaire, notamment les comètes de courte
période. Mais plusieurs de ces corps n'ont rien de comètes
et sont bel et bien d'authentiques astéroïdes, comme
Quaoar.
LE NUAGE DE OORT
Et encore au-delà de la ceinture de Kuiper, s'étendant
jusqu'à une ou deux années-lumière du Soleil,
gît le nuage de Oort, formidable réservoir de un ou
deux milliards de comètes. C'est de ce nuage que proviendraient
les comètes à longue période, comme la belle
comète Hale-Bopp de 1997. Les comètes se sont certainement
formées très au-delà de l'orbite de Jupiter et y sont restées suffisamment
longtemps pour préserver leur gaz et leur glace. Ce n'est que dans
un deuxième temps que certaines d'entre elles ont vu leur orbite
déstabilisée, à l'image des Centaures.
Photo Critot / ASCT-astronomie
L'ORIGINE DE LA CEINTURE DE KUIPER
Plusieurs indices amènent à penser que la Ceinture de Kuiper contenait
dans le passé beaucoup plus de matière : l'accrétion de TNO de plusieurs
centaines de kilomètres de diamètre nécessite 10 fois plus de matière
que celle qui existe aujourd'hui dans la Ceinture de Kuiper. On
peut imaginer que la Ceinture de Kuiper était infiniment plus dense
lors de sa naissance mais que la fréquence des collisions aurait
largement contribué à détruire les TNO les plus massifs et à éjecter
de leurs orbites les TNO plus petits. Ces phénomènes auraient été
amplifiés par les effets de résonance gravitationnelle avec la planète
Neptune, notamment lors de la migration de celle-ci après sa naissance
vers le système solaire extérieur, de plus en plus d'indices venant
conforter ce scénario. Mais ce n'est pas le seul : des perturbations
gravitationnelles dues à une rencontre avec une autre étoile est
également plausible. On sait en effet que le Soleil est très vraisemblablement
né au sein d'un amas d'étoiles et qu'il avait donc des étoiles très
voisines
Il est évidemment bien difficile de retracer l'histoire
de la formation du système solaire à partir des observations
actuelles. Les astronomes en sont réduits à imaginer
des scénarii. Celui qui a le vent en poupe pour l'instant
prévoit une formation de Jupiter et de Saturne très
précoce, alors que la composante gazeuse du disque protoplanétaire
était encore très importante. Après dissipation
de ces gaz, un très grand nombre de petits corps glacés
a subsisté au-delà de l'orbite de Neptune. Sous l'effet
de collisions à faible vitesse, ces objets ont grossi peu
à peu. Plus rapide en deçà de la limite de
40 UA, cette croissance a donné naissance aux planètes
Uranus et Neptune. Par contre, au-delà de 40 UA, la croissance
a été beaucoup plus lente et s'est trouvé enrayée
par la formation d'Uranus et de Neptune qui ont éjecté
certains de ces planétésimaux vers Jupiter et Saturne,
formant aujourd'hui les Centaures, et tous les autres vers les régions
les plus lointaines du système solaire, certains d'entre
eux étant carrément éjectés en dehors
de celui-ci. La Ceinture de Kuiper actuelle correspondrait aux restes
de ces planétésimaux, stabilisés sur leurs
orbites par les mécanismes de résonance de la planète
Neptune.
Schéma inspiré de "the new solar system" de
P. Weissman
Mais ces hypothèses ne pourront être validées
que par l'exploration de la Ceinture de Kuiper et par les prélèvement
d'échantillons dans ces lointaines banlieues glacées
de notre système solaire.
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