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

Découverte d'une atmosphère inattendue

Des astronomes ont fait une découverte surprenante en détectant pour la première fois une atmosphère ténue autour d'un petit corps céleste dans la partie extérieure du système solaire. Cet objet, connu sous le nom de (612533) 2002 XV93, a été considéré auparavant comme trop petit pour soutenir la présence d'une atmosphère.

Les objets transneptuniens et leur environnement

La ceinture de Kuiper, une région située à la périphérie de notre système solaire, abrite des milliers de corps congelés et rocheux appelés objets transneptuniens (OTN). Ces vestiges de la formation du système solaire, il y a 4,5 milliards d'années, incluent des planètes naines comme Pluton, qui est la plus grande de ces OTN.

Pluton est l'un des rares objets de cette région à posséder une atmosphère, bien que mince. En général, les températures glaciales et la faible gravité de surface des petits corps de la ceinture de Kuiper ont conduit les astronomes à penser qu'ils ne pouvaient pas retenir d'atmosphères. À l'exception de Pluton, d'autres planètes naines comme Éris, Haumea et Makemake semblent ne pas avoir d'atmosphère.

Observation exceptionnelle au Japon

Lors d'une occasion d'observation rare, des astronomes japonais ont repéré une fine couche d'atmosphère autour de 2002 XV93, comme l'indique une étude publiée ce lundi dans la revue Nature Astronomy. Alors que Pluton a un diamètre de 2 377 kilomètres, 2002 XV93 ne mesure qu'environ 500 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 se maintient autour d'un petit objet, remettant en question les idées préconçues des astronomes concernant les objets de la ceinture de Kuiper.

Une observation cruciale

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

Les chercheurs ont établi des points d'observation à trois endroits différents au Japon, utilisant des observatoires à Kyoto et dans la préfecture de Nagano, ainsi qu'un télescope géré par des citoyens à Fukushima. La lumière de l'étoile a progressivement diminué alors que l'OTN passait devant elle, suggérant qu'une atmosphère était présente. Si un objet n'a pas d'atmosphère, l'étoile disparaît et réapparaît de manière beaucoup plus nette.

Le Dr Arimatsu a expliqué : "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. Ce type de changement de luminosité fluide s'explique naturellement si la lumière stellaire était courbée par une atmosphère très fine autour de l'objet."

Caractéristiques de l'atmosphère détectée

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 soupçonnent deux possibilités quant à l'origine de cette atmosphère. Elle pourrait être le résultat de cryovolcans sur le petit corps glacé, libérant des gaz internes tels que le méthane, l'azote ou le monoxyde de carbone depuis son sous-sol. Alternativement, un autre objet de la ceinture de Kuiper, comme une comète, pourrait avoir percuté 2002 XV93, libérant également des gaz sous la surface.

Si l'atmosphère a été créée en raison d'un impact, elle pourrait ne durer que quelques centaines d'années. En revanche, si l'activité cryovolcanique régulière ravitaille l'atmosphère par la libération de gaz, elle pourrait persister beaucoup plus longtemps.

Perspectives futures et implications

Les futures observations de 2002 XV93, que ce soit à travers d'autres occultations stellaires ou en utilisant le puissant télescope spatial James Webb, aideront les astronomes à mieux caractériser la nature de l'atmosphère et à déterminer son origine, ainsi que son évolution au fil du temps. Arimatsu a déclaré : "Si les futures observations d'occultation 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 l'atmosphère.

À la recherche d'autres atmosphères

L'équipe d'Arimatsu continue de rechercher des atmosphères autour d'autres OTN en s'appuyant sur les observations d'occultations stellaires. Leurs découvertes 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.

Le Dr Scott S. Sheppard, scientifique au Carnegie Institution for Science à Washington, D.C., a déclaré : "C'était une découverte passionnante à lire." Il a ajouté : "On pensait que des objets comme 2002 XV93 seraient trop petits pour avoir une atmosphère, mais ce résultat prouve que ce n'est pas vrai." Bien qu'il n'ait pas participé à la recherche, Sheppard a étudié et découvert des OTN.

Cette découverte met également en lumière l'activité récente sur 2002 XV93, qu'il s'agisse de l'éruption de gaz congelés 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, "mais regorge d'activité et possède de nombreux éléments constitutifs de la vie."

Conclusion

Les découvertes réalisées par cette équipe d'astronomes ouvrent de nouvelles perspectives sur notre compréhension des atmosphères des objets dans la ceinture de Kuiper et pourraient transformer notre vision de ces corps célestes.