Les télescopes Hubble et Webb dévoilent des aperçus du système solaire primitif

Ces objets lointains offrent une fenêtre unique sur les matériaux qui ont contribué à la formation des planètes. La plupart sont incroyablement faibles, nécessitant des capacités observationnelles exceptionnelles pour être détectés – brillant plus de 100 millions de fois moins intensément que les objets visibles à l’œil nu. Deux études, publiées dans The Astronomical Journal, ont analysé les nouvelles découvertes pour comprendre leur taille, leur composition et leur histoire.

Les scientifiques pensent que les planètes se sont formées à partir de poussières et de galets s’accumulant en corps plus grands appelés planétésimaux. Ces planétésimaux ont fini par se coalescer en les planètes que nous observons aujourd’hui. Cependant, de nombreux objets au-delà de Neptune ne se sont pas pleinement développés en planètes, préservant un témoignage de la formation initiale du système solaire.

Des équipes de recherche de l’Université de Victoria au Canada, du Conseil national de recherche du Canada et de l’Université du Nord de l’Arizona ont mené l’étude la plus exhaustive à ce jour des OTN. Hubble a capturé la lumière visible tandis que Webb a observé dans l’infrarouge, permettant aux chercheurs d’analyser la couleur, d’estimer la taille et de cartographier les orbites. La couleur fournit des indices sur la composition de la surface, agissant comme une empreinte digitale de l’histoire d’un objet.

L’étude s’est concentrée sur deux groupes d’OTN : des objets dynamiquement « froids » et « chauds ». Les objets froids restent dans leurs régions de formation d’origine, suivant des trajectoires circulaires proches du plan orbital des planètes. Les objets chauds ont connu des histoires plus chaotiques, dispersés vers l’extérieur par les géantes gazeuses, ce qui a entraîné des orbites allongées.

De manière surprenante, malgré leurs histoires différentes, les deux populations ont montré des caractéristiques de surface similaires, même dans les objets les plus petits. Les scientifiques s’attendaient à ce que les OTN les plus petits présentent des preuves de collisions fréquentes, modifiant leurs surfaces. Au lieu de cela, les objets nouvellement découverts ont présenté des motifs de couleur similaires à ceux de leurs homologues plus grands, suggérant moins d’impacts qu’initialement prévu.

« On peut imaginer un scénario où être frappé et fragmenté modifierait la composition de la surface, et alors on verrait une couleur de surface différente pour les OTN minuscules par rapport à leurs frères et sœurs plus grands. Il est donc vraiment fascinant de voir que les objets les plus petits « se souviennent » et préservent l’histoire de leur fabrication », a déclaré Anastasia Morgan, candidate au doctorat de l’Université du Nord de l’Arizona.

« Ces OTN dynamiquement « chauds » conservent une signature de l’endroit où ils sont nés, même s’ils ont été orbitaleusement brouillés depuis lors », a ajouté David Trilling, co-auteur de l’Université du Nord de l’Arizona.

Les observations ont également révélé un manque surprenant de très petits OTN par rapport aux prédictions de certains modèles de formation planétaire. La sensibilité du télescope spatial James Webb a permis aux scientifiques de détecter 27 objets exceptionnellement faibles, dont l’un était si faible qu’il s’agirait de repérer des lucioles sur la Lune depuis la Terre. Le plus petit objet mesuré ne faisait que 5 kilomètres de diamètre (3 miles).

Marielle Eduardo, candidate au doctorat de l’Université de Victoria, a noté : « Il est très intéressant que le processus de formation des planétésimaux aboutisse à la même distribution de tailles pour les populations froides et chaudes, malgré leur formation dans différentes régions du système solaire primitif. »