Des astronomes découvrent une atmosphère autour d'un objet du système solaire jugé trop petit pour en avoir une

Des astronomes ont réalisé une découverte fascinante en détectant une mince atmosphère autour d'un petit corps céleste, un objet qui, jusqu'à présent, était considéré comme trop petit pour en posséder une. Cette observation a été faite dans la ceinture de Kuiper, une région riche en milliers de corps gelés et rocheux, connus sous le nom d'objets transneptuniens (OTN), qui sont des vestiges de la formation de notre système solaire il y a 4,5 milliards d'années.

Pluto et les OTN

Le plus grand de ces OTN est la planète naine Pluton, qui est située au-delà de l'orbite de Neptune. Les températures glaciales et la faible gravité de surface des petits corps célestes ont longtemps conduit les astronomes à penser qu'ils ne pouvaient pas retenir d'atmosphère. À l'exception de Pluton, qui possède une atmosphère fine, des objets comme les planètes naines Éris, Haumea, Makemake et le candidat à la planète naine Quaoar, également parmi les plus grands OTN après Pluton, semblent dépourvus d'atmosphère.

Observation rare et découverte significative

Lors d'une observation rare, des astronomes du Japon ont repéré la fine couche d'une atmosphère autour d'un OTN désigné (612533) 2002 XV93. Cette découverte a été rapportée dans une étude publiée lundi dans la revue Nature Astronomy. Avec un diamètre d'environ 311 miles (500 kilomètres), 2002 XV93 est beaucoup plus petit que Pluton, qui mesure 1 477 miles (2 377 kilomètres).

Cette découverte inattendue, réalisée par le Dr Ko Arimatsu, professeur associé et conférencier senior à l'Observatoire astronomique national du Japon, et ses collègues, pourrait offrir un aperçu sans précédent sur la façon dont une atmosphère se forme et persiste autour d'un petit objet, tout en transformant notre compréhension des objets dans la ceinture de Kuiper.

Un événement qui change la donne

À l'approche de janvier 2024, Arimatsu et son équipe se préparaient à observer 2002 XV93 alors qu'il passait devant une étoile brillante, tel que vu depuis le Japon. Avec une orbite standard pour un objet de la ceinture de Kuiper, 2002 XV93 n'était pas considéré comme différent des autres OTN. Cependant, les moments où un OTN est éclairé par une étoile, appelés occultations stellaires, sont des occasions rares d'étudier la taille, la forme et les caractéristiques d'un objet distant et petit.

Les chercheurs ont établi trois sites d'observation à travers le Japon, en utilisant des observatoires à Kyoto et dans la préfecture de Nagano, ainsi qu'un télescope géré par des scientifiques citoyens à Fukushima. La lumière de l'étoile s'est progressivement estompée alors que l'OTN passait devant elle, suggérant la présence d'une atmosphère. Si un objet n'a pas d'atmosphère, la disparition et la réapparition d'une étoile sont beaucoup plus nettes.

Analyse des données et implications

Les données d'observation ont montré un changement fluide de la luminosité de l'étoile près du bord de l'ombre, durant environ 1,5 seconde. Arimatsu a expliqué dans un courriel : “Ce type de changement de luminosité fluide s'explique naturellement si la lumière stellaire est déviée par une atmosphère très mince 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. Ils envisagent deux hypothèses sur son origine. La première est que l'atmosphère pourrait être le produit de cryovolcans sur ce petit corps glacé, libérant des gaz internes tels que le méthane, l'azote ou le monoxyde de carbone depuis son sous-sol. La seconde hypothèse suggère qu'un autre objet de la ceinture de Kuiper, comme une comète, aurait frappé 2002 XV93, libérant également des gaz.

Si l'atmosphère a été créée par impact, elle pourrait ne durer que quelques centaines d'années, selon Arimatsu. En revanche, si l'activité cryovolcanique régulière permet de renouveler l'atmosphère par la libération de gaz, celle-ci pourrait persister beaucoup plus longtemps.

Perspectives d'observation futures

Des observations futures de 2002 XV93, que ce soit par le biais d'autres occultations stellaires ou en utilisant le puissant télescope spatial James Webb, permettront aux astronomes de mieux caractériser la nature de l'atmosphère et de déterminer son origine, ainsi que son évolution dans le temps. Arimatsu a noté : “Si les observations futures des occultations révèlent une diminution constante de la pression, cela suggérerait une origine d'impact à court terme.”

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 OTN en se basant sur les observations d'occultations stellaires. Leurs découvertes pourraient aider à déterminer si 2002 XV93 est une rare exception ou si d'autres objets similaires possèdent également des atmosphères.

Réactions de la communauté scientifique

Le Dr Scott S. Sheppard, scientifique au Carnegie Institution for Science à Washington, DC, a exprimé son enthousiasme : “C'était une découverte passionnante à lire. 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.” Bien que Sheppard n'ait pas participé à cette recherche, il a étudié et découvert des OTN.

Il a également souligné l'importance de cette découverte, mettant en lumière l'activité récente sur 2002 XV93, qu'il s'agisse de l'éruption de gaz gelés ou des retombées progressives de matière sur la surface de l'objet. “Cela montre que la ceinture de Kuiper n'est pas un endroit froid et mort,” a-t-il écrit dans un courriel, “mais qu'elle grouille d'activité et contient de nombreux éléments constitutifs de la vie.”

Conclusion

Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles recherches et à une meilleure compréhension des atmosphères autour des petits corps célestes dans le système solaire. La recherche continue des atmosphères autour des OTN pourrait révéler des informations cruciales sur la formation et l'évolution des atmosphères dans des environnements extrêmes.