De récentes observations menées par le télescope spatial James-Webb du duo d’astéroïdes glacés Mors-Somnus tendent à montrer que le couple se serait formé bien plus loin du Soleil que leur emplacement actuel. Ces analyses permettent de retracer l’histoire migratoire des objets transneptuniens, intimement liée à celle de Neptune.
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La composition de notre Système solaire est très diverse : en plus des huit planètes usuelles, on y retrouve également un grand nombre d'astéroïdes, de comètes et d'autres corps de tailles variables. On en dénombre beaucoup dans la ceinture d’astéroïdes, entre les orbites de Mars et de JupiterJupiter, mais également au-delà de l'orbite de NeptuneNeptune. La majorité de ces objets, appelés objets transneptuniens (TNO), sont concentrés dans la ceinture de Kuiper ou dans le nuage d'Oort, tandis que d'autres sont davantage éparpillés. Tous ces objets n'ont d'ailleurs pas toujours occupé l'orbite qu'ils occupent aujourd'hui. Le Système solaire est en effet très dynamique et depuis sa formation, les différents corps qui le composent ont connu d'importantes migrations, provoquant des mouvementsmouvements en chaîne du fait des interactions gravitationnelles qu'ils imposent.
Le télescope spatial James-Webb à la rescousse
Si l'existence de ces migrations majeures est bien connue des scientifiques, nous n'en connaissons en revanche pas grand-chose dans le détail. C'est notamment dans le but d'éclaircir notre compréhension de la dynamique du Système solaire que l'université de Floride centrale a lancé son programme Discovering the Surface Compositions of Trans-Neptunian Objects (DiSCO-TNOs, pour « découvrir les compositions de surface des objets transneptuniens »). Le programme vise à identifier grâce aux mesures du télescope spatialtélescope spatial James-Webb les propriétés spectrales de la surface des objets transneptuniens, pour en tirer des conjectures sur les environnements dans lesquels ils se sont formés, et sur la manière dont ils ont évolué depuis leur formation.
Vue de l'orbite inclinée du couple binaire (341520) Mors-Somnus. © Nasa, JPL-Caltech
Et le programme semble déjà porter ses fruits : dans une récente étude publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, les scientifiques participant au programme détaillent leurs analyses du couple d'objets transneptuniens (341520) MorsMors-Somnus. Ces deux objets ont des tailles très similaires, de l'ordre d'une centaine de kilomètres de diamètre, et orbitent l'un autour de l'autre à une distance du SoleilSoleil variant entre 29 et 50 unités astronomiquesunités astronomiques. Ces deux corps gelés appartiennent à la famille des plutinosplutinos : comme la planète naineplanète naine Pluton, ils sont en résonancerésonance 2:3 avec Neptune, c'est-à-dire qu'ils effectuent deux orbites complètes autour du Soleil pendant que Neptune en fait trois. Du fait de cette résonance, les interactions gravitationnelles engendrées par le passage de Neptune ne peuvent les éjecter de leur orbite actuelle.
Un témoin des migrations planétaires au début de l’histoire du Système solaire
Pourtant, les observations de l'équipe de scientifiques tendent à montrer que le couple Mors-Somnus n'a pas toujours connu la même orbite. Selon les chercheurs, cette paire binairebinaire se serait formée bien au-delà de l'orbite actuelle de Neptune, comme en témoigne leur composition chimique proche de celles d'objets très distants. Comme beaucoup d'autres objets transneptuniens, ils se seraient ensuite rapprochés du Soleil grâce à l'attraction gravitationnelle de Neptune, migrant alors vers l'extérieur du Système solaire.
Un modèle des migrations possibles dans les régions externes du Système solaire du fait des migrations planétaires majeures. © Gomes, Morbidelli, Levison
Ces observations confirment les hypothèses longtemps avancées par les astronomesastronomes : les objets actuellement qualifiés de transneptuniens étaient initialement plus nombreux, avant d'être éparpillés dans le Système solaire par les migrations des planètes géantesplanètes géantes, dont Neptune. Mais les scientifiques ne s'arrêtent pas là : selon l'équipe, le couple Mors-Somnus n'aurait pu survivre à la migration que si cette dernière se déroulait assez lentement pour que les attractions gravitationnelles mutuelles entre ces deux corps puissent subsister. La migration de Neptune vers les régions externes du Système solaire, lors de ses premiers milliards d'années d'existence, a donc vraisemblablement dû être relativement lente. L'arrivée de Neptune à son emplacement actuel a par la suite stabilisé les orbites de certains objets transneptuniens (dont Mors et Somnus), qui appartiennent désormais à la famille des plutinos.
