Une vue des orbites des objets de la ceinture de Buffy et de Kuiper. Crédit d'image: CFHT Cliquez pour agrandir
Une équipe d'astronomes travaillant au Canada, en France et aux États-Unis a découvert un petit corps inhabituel en orbite 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 éloigné du Soleil que Neptune et fait environ la moitié de la taille de Pluton. L'orbite très inhabituelle du corps est difficile à expliquer en utilisant les théories précédentes de la formation du système solaire externe.
Actuellement 58 unités astronomiques du Soleil (1 unité astronomique, ou AU, est la distance entre la Terre et le Soleil), le nouvel objet ne s'approche jamais plus près que 50 AU, car son orbite est proche de circulaire. Presque tous les objets de la ceinture de Kuiper découverts au-delà de Neptune se trouvent entre 30 et 50 UA. Au-delà de 50 UA, la ceinture principale de Kuiper semble se terminer, et le peu d'objets découverts au-delà de cette distance se trouvent tous sur des orbites à excentricité très élevée (non circulaires). La plupart de ces orbites à excentricité élevée sont le résultat de Neptune «projetant» l'objet vers l'extérieur par une fronde gravitationnelle. Cependant, comme ce nouvel objet ne se rapproche pas de plus de 50 UA, une théorie différente est nécessaire pour expliquer son orbite. Pour compliquer le problème, l'orbite de l'objet a également une inclinaison extrême, étant inclinée (inclinée) à 47 degrés par rapport au reste du système solaire.
La découverte et le suivi
L’objet, qui a reçu la désignation officielle 2004 XR 190 dans l’annonce officielle de l’Union astronomique internationale, a été découvert lors de l’opération de routine du Relevé du plan écliptique Canada-France (CFEPS) exécuté dans le cadre du Legacy Survey sur le télescope Canada France Hawaii. Pour l'instant, les découvreurs utilisent le surnom temporaire "Buffy" pour identifier le nouvel objet, bien qu'ils aient proposé un nom officiel différent conformément aux procédures normales de dénomination de ces objets.
Buffy a été extraite de la montagne de données de Legacy Survey (environ 50 gigaoctets par heure de fonctionnement) par de puissants ordinateurs parcourant les images télescopiques et produisant des centaines de candidats. Les astronomes passent ensuite au crible les candidats pour identifier les comètes éloignées.
L'astronome Lynne Allen de l'Université de la Colombie-Britannique a été la première à jeter un œil sur le nouvel objet, alors qu'elle terminait l'identification initiale au cours du traitement des données CFEPS de décembre 2004. «Il était assez brillant par rapport aux objets de ceinture Kuiper habituels que nous trouver ", a déclaré le Dr Allen," mais ce qui était plus intéressant était à quelle distance il était. "
La luminosité de l'objet implique qu'il a probablement un diamètre compris entre 500 et 1000 kilomètres (300 à 600 miles). Buffy est donc un très gros objet de ceinture de Kuiper, mais environ une demi-douzaine est plus grande.
"Nous avons immédiatement réalisé que l'objet était à environ deux fois plus loin que Neptune du Soleil et que son orbite était potentiellement presque circulaire", a déclaré le professeur de l'UBC Brett Gladman, qui a remarqué la nature inhabituelle de l'objet lors de la détermination de son orbite, "mais d'autres observations étaient nécessaires. "
Un à deux ans d'observations d'un objet de la ceinture de Kuiper sont nécessaires avant que leurs orbites puissent être mesurées avec précision. Les premières observations supplémentaires de Buffy sont venues en octobre 2005 lorsque Gladman et Phil Nicholson de l'Université Cornell ont utilisé le télescope Hale de 5 mètres pour réobserver l'objet.
La mesure de la nouvelle position de Buffy a prouvé que l'orbite était non seulement extrêmement inclinée, inclinée (inclinée) à 47 degrés par rapport au plan du système planétaire (liant essentiellement le record pour un objet de la ceinture de Kuiper), mais a confirmé que Buffy ne ressemblait à aucun autre auparavant - objet connu car il se trouvait sur une orbite presque circulaire à une très grande distance.
Davantage de mesures de la position de Buffy sur des images de télescopes aux observatoires nationaux de Kitt Peak en Arizona par les membres de l'équipe Joel Parker (Southwest Research Institute), ainsi que JJ Kavelaars (Conseil national de recherches du Canada, Herzberg Institute of Astrophysics) et Wes Fraser (University of Victoria), jusqu'en novembre 2005, a affiné l'estimation de l'approche la plus proche de Buffy par rapport au Soleil. Observations supplémentaires, pour confirmer davantage l'orbite, là où elles ont ensuite été fournies par le projet CFHT Legacy Survey. Les astronomes devront attendre jusqu'en février 2006 pour mesurer les détails de l'orbite de Buffy.
L'équipe a rapporté sa découverte au Minor Planet Center, le centre d'échange pour les mesures astronomiques de nouvelles planètes mineures. "Trouver le premier objet connu avec une orbite presque circulaire au-delà de 50 UA est en effet intrigant", a réagi Brian Marsden, directeur du MPC.
Des théories difficiles
Bien qu'il ne soit ni l'objet le plus petit, ni le plus grand, ni le plus éloigné découvert dans cette région, le nouvel objet de la ceinture de Kuiper a une orbite très inhabituelle qui remet en question les théories de l'évolution du système solaire.
Pourquoi l'orbite de Buffy est-elle considérée si inhabituelle? Un seul autre objet détecté, Sedna, reste à plus de 50 unités astronomiques (UA) du Soleil sur toute son orbite. Cependant, Sedna est sur une orbite très elliptique, plongeant à 76 UA avant de revenir au-delà de 900 AU. En revanche, Buffy passe tout son temps dans la plage étroite entre 52 et 62 UA du Soleil. Combiné avec l'inclinaison de son orbite, ce nouvel objet remet en question les théories actuelles sur l'histoire du premier système solaire.
Les astronomes ont détecté d'autres objets de la ceinture de Kuiper qui passent la plupart de leur temps au-delà de 50 UA. Celles-ci se trouvent sur des orbites très elliptiques, et presque toutes s'approchent à moins de 38 UA du Soleil. Cette approche rapprochée place ces objets à la portée de l'influence gravitationnelle de Neptune. On pense généralement que ces objets ont été dispersés sur leurs orbites actuelles par une fronde gravitationnelle avec Neptune. Ce groupe d'objets était ainsi appelé le «Disque dispersé».
Avant la découverte de Buffy, quelques autres objets de la ceinture de Kuiper ont été découverts qui passent une grande partie de leur temps au-delà de 50 UA comme ceux du «Disque dispersé», mais ne se sont pas approchés à la portée gravitationnelle de Neptune. Ce groupe a été nommé «disque dispersé étendu». Deux de ses membres sont le TL8 de 1995 et le YW134 de 2000, qui se rapprochent de 40 UA du Soleil mais ont des orbites assez elliptiques qui les ramènent au-delà de 60 UA. Deux exemples plus extrêmes du «disque dispersé étendu» sont le 2000 CR105, qui se rapproche de 44 AU, et Sedna, qui ne se rapproche jamais plus du Soleil que 76 AU.
En raison de leurs grandes excentricités, ces objets sont susceptibles d'avoir été fortement perturbés par quelque chose, bien qu'il ne puisse pas s'agir de Neptune car ils ne se rapprochent pas suffisamment pour être dispersés par la force gravitationnelle de cette planète. Comme Sedna et 2000 CR105 voyagent également au-delà de 500 UA du soleil, une théorie est qu'après avoir été dispersée par Neptune, une étoile qui passe aurait pu éloigner ses approches les plus proches du Soleil.
Buffy est clairement membre du «Extended Scattered Disk». Cependant, l'orbite presque circulaire de Buffy la distingue des autres membres. De plus, la grande inclinaison orbitale de Buffy ne s’explique pas si facilement par l’idée d’une étoile qui passe. Si une étoile avait pu affecter Buffy si fortement, elle aurait également dû perturber une grande partie de la ceinture principale de Kuiper. Étant donné que les astronomes ne détectent pas cette forte perturbation, une théorie plus complexe est nécessaire pour expliquer l'orbite de Buffy.
L'explication insaisissable peut résider dans les effets secondaires des réarrangements du système solaire au début de son histoire. Une possibilité est que, comme l'orbite de Neptune s'est lentement développée dans le jeune système solaire, des interactions gravitationnelles complexes pourraient avoir causé la circularisation et l'inclinaison de certaines orbites de la ceinture de Kuiper. Alors que l'orbite de Buffy aurait pu être créée de cette façon, cette théorie ne semble pas expliquer 2000 CR105 et Sedna. Cette nouvelle découverte est passionnante car elle nous amène à repenser notre compréhension de la formation de la ceinture de Kuiper.
L'avenir
Au cours de la dernière moitié de la décennie, les théories sur la formation de notre système solaire externe ont été poussées à leurs limites: des objets inhabituels de la ceinture de Kuiper, comme Buffy, qui ne se rapprochent jamais de Neptune mais ont une forte inclinaison doivent être expliqués.
Bien qu'il existe des théories qui expliquent les objets individuels, la reproduction de l'ensemble des objets connus avec un seul processus pose un défi difficile aux modèles actuels du système solaire. Parce que les objets inhabituels, comme Buffy, sont très rares, les astronomes grattent toujours la surface des coins sombres de la ceinture de Kuiper. Les futures enquêtes à grande échelle qui explorent systématiquement la ceinture de Kuiper sont le seul moyen de percer les mystères de ce qui s'est passé au début de l'histoire de notre système solaire.
Source d'origine: Télescope Canada-France-Hawaï
