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Une découverte inattendue dans la ceinture de Kuiper Pour la première fois, des astronomes ont identifié une atmosphère fine autour d'un petit corps céleste situé dans le système solaire externe, un objet que l'on pensai...
Pour la première fois, des astronomes ont identifié une atmosphère fine autour d'un petit corps céleste situé dans le système solaire externe, un objet que l'on pensait trop petit pour supporter une telle enveloppe. Des milliers d'objets gelés et rocheux, appelés objets transneptuniens (TNO), existent dans la ceinture de Kuiper, à la périphérie de notre système solaire. Ces corps sont des vestiges de sa formation, il y a 4,5 milliards d'années. Le plus grand de ces TNO est la planète naine Pluton, qui se trouve au-delà de l'orbite de Neptune.
Les températures glaciales et la faible gravité de surface des petits corps ont longtemps conduit les astronomes à penser qu'ils n'étaient pas capables de conserver une atmosphère, à l'exception de Pluton, qui possède une atmosphère ténue. En général, les atmosphères, notamment celles plus denses, se forment autour de grandes planètes ou de lunes, comme Titan, le plus grand satellite de Saturne. Par ailleurs, d'autres planètes naines comme Éris, Haumea, Makemake, ainsi que le candidat de planète naine Quaoar, qui sont les plus grands TNO après Pluton, ne semblent pas avoir d'atmosphère.
Lors d'une occasion d'observation rare, des astronomes japonais ont repéré une fine couche d'atmosphère autour d'un TNO connu sous le nom de (612533) 2002 XV93, selon une étude publiée lundi dans la revue Nature Astronomy. Tandis que Pluton a un diamètre de 2 377 kilomètres, 2002 XV93 ne mesure qu'environ 500 kilomètres de large. Cette découverte inattendue a été réalisée par le Dr Ko Arimatsu, professeur associé et maître de conférences à l'Observatoire astronomique national du Japon, et ses collègues. Elle pourrait offrir un aperçu sans précédent sur la manière dont une atmosphère se forme et persiste autour d'un petit objet, et modifier la perception des astronomes concernant les objets de la ceinture de Kuiper.
À l'approche de janvier 2024, Arimatsu et son équipe se préparaient à une occasion unique d'observer un TNO alors qu'il passait devant une étoile brillante, comme observé depuis le Japon. 2002 XV93 a une orbite standard pour un objet de la ceinture de Kuiper et étant plus petit qu'une planète naine, il n'était pas considéré comme différent des autres TNO. Cependant, ces moments où un TNO est illuminé par une étoile dans le fond cosmique, appelés occultations stellaires, sont des occasions rares d'étudier la taille, la forme et les caractéristiques d'un petit objet éloigné, a déclaré Arimatsu.
Alors que la lumière de l'étoile s'estompe progressivement lorsque le TNO se déplaçait devant elle, cela a suggéré la présence d'une atmosphère. Si un objet ne possède pas d'atmosphère, l'étoile disparaît et réapparaît de manière beaucoup plus nette. “Les données d'observation ont montré un changement progressif de la luminosité de l'étoile près du bord de l'ombre, durant environ 1,5 seconde”, a écrit Arimatsu dans un courriel. “Ce type de changement de luminosité fluide s'explique naturellement si la lumière stellaire était déviée par une atmosphère très fine autour de l'objet.”
Les chercheurs ont calculé que 2002 XV93 possède une atmosphère environ 5 à 10 millions de fois plus fine que celle de la Terre et suspectent deux possibilités quant à son origine. Cette atmosphère pourrait être le résultat de cryovolcans sur le petit corps glacé, qui libèrent des gaz internes tels que le méthane, l'azote ou le monoxyde de carbone depuis son sous-sol. Une autre possibilité est qu'un autre objet de la ceinture de Kuiper, tel qu'une comète, ait frappé 2002 XV93, libérant également des gaz du sous-sol. Si l'atmosphère a été créée suite à un impact, elle pourrait ne durer que quelques centaines d'années, selon Arimatsu. Cependant, si l'activité cryovolcanique régulière renouvelle constamment l'atmosphère par la libération de gaz, elle pourrait persister beaucoup plus longtemps.
De futures observations de 2002 XV93, que ce soit par le biais d'autres occultations stellaires ou en utilisant le puissant télescope spatial James Webb, aideront les astronomes à mieux caractériser la nature de cette atmosphère et à déterminer son origine, ainsi que son évolution dans le temps. “Si les futures observations d’occultation révèlent une diminution régulière de la pression, cela suggérerait une origine d'impact à court terme”, a précisé Arimatsu. Le télescope Webb pourrait également détecter des émissions de méthane ou de monoxyde de carbone provenant de l'objet et identifier la composition de son atmosphère.
L'équipe d'Arimatsu continue de rechercher des atmosphères autour d'autres TNOs en s'appuyant sur des observations d'occultations stellaires. Leurs résultats pourraient aider à déterminer si 2002 XV93 est une rare exception à la règle ou si d'autres petits objets similaires possèdent également des atmosphères. “C'était une découverte passionnante à lire”, a déclaré le Dr Scott S. Sheppard, scientifique au Carnegie Institution for Science à Washington, DC. “On pensait que des objets comme 2002 XV93 seraient trop petits pour avoir une atmosphère, mais ce résultat montre que ce n'est pas vrai.” Sheppard n'a pas participé à cette recherche, mais il a étudié et découvert des TNOs. Il a également noté que cette découverte souligne l'activité récente sur 2002 XV93, qu'il s'agisse de l'éruption de gaz gelés ou des conséquences de matériaux tombant lentement sur la surface de l'objet. “Cela montre que la ceinture de Kuiper n'est pas un endroit froid et mort”, a écrit Sheppard dans un courriel, “mais qu'elle regorge d'activité et possède de nombreux éléments constitutifs de la vie.”
Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles recherches sur la formation et la dynamique des atmosphères autour des petits objets célestes, changeant ainsi notre compréhension de l'évolution des corps dans la ceinture de Kuiper.
