Au-delà de Neptune, dans cette région glacée et mystérieuse que nous appelons la ceinture de Kuiper, une équipe de chercheurs de Princeton pense avoir mis au jour quelque chose d’extraordinaire : un anneau d’objets dont les orbites n’ont pratiquement pas changé depuis la naissance du système solaire. Cette capsule temporelle cosmique pourrait bien révéler des secrets enfouis depuis des milliards d’années.
Un cimetière de glace aux portes de l’inconnu
La ceinture de Kuiper occupe une place particulière dans notre système solaire. Située entre trente et cinquante unités astronomiques du Soleil (une UA correspondant à la distance Terre-Soleil), cette région annulaire abrite des millions de débris glacés, vestiges de l’époque où les planètes se formaient.
On y trouve Pluton, cette ancienne neuvième planète rétrogradée au rang de planète naine, mais aussi Makemake, Éris et l’étrange Arrokoth, cet objet en forme de bonhomme de neige visité par la sonde New Horizons. Plus de trois mille objets y ont été catalogués, mais les astronomes estiment que des centaines de milliers d’entre eux dépassent les cent kilomètres de diamètre.
Contrairement à la ceinture d’astéroïdes située entre Mars et Jupiter, la ceinture de Kuiper ressemble davantage à un épais disque en forme de beignet qu’à une fine bande. Comme sa cousine intérieure, elle a été façonnée par une planète géante, Neptune en l’occurrence, dont l’influence gravitationnelle a sculpté cette région au fil du temps.
Une découverte qui date de 2011
L’histoire de cette nouvelle structure commence en réalité il y a quatorze ans. En 2011, une équipe d’astronomes analysant cent soixante-neuf objets transneptuniens a découvert que la ceinture de Kuiper n’était pas aussi homogène qu’on le pensait. Ces chercheurs ont identifié plusieurs sous-populations distinctes, dont une particulièrement intrigante qu’ils ont baptisée le « noyau ».
Ce noyau se caractérise par une concentration remarquable d’objets situés autour de quarante-quatre UA du Soleil, avec des orbites peu excentriques, c’est-à-dire presque circulaires. Cette population présente également une faible inclinaison orbitale, ce qui suggère qu’elle n’a subi que peu de perturbations depuis sa formation.
Depuis cette découverte, aucune autre sous-structure n’avait été identifiée dans la ceinture de Kuiper. Jusqu’à maintenant.
Un noyau dans le noyau
L’équipe de Princeton, menée par l’astrophysicien Amir Siraj, a analysé mille six cent cinquante objets de la ceinture de Kuiper à l’aide d’un algorithme de classification par densité appelé DBSCAN. Leur objectif initial était de confirmer l’existence du noyau découvert en 2011. Mais leur analyse a révélé quelque chose d’inattendu : un second amas distinct, légèrement plus proche du Soleil.
Ce « noyau interne » se situe aux environs de quarante-trois UA, soit environ un milliard de kilomètres plus près que le noyau principal. Mais ce qui le rend véritablement fascinant, c’est son calme orbital exceptionnel. Les objets qui le composent présentent des excentricités encore plus faibles que ceux du noyau principal, avec des valeurs comprises entre 0,01 et 0,06.
Cette stabilité orbitale remarquable fait de cette structure une véritable relique intacte des premiers jours du système solaire. Comme l’explique Siraj, ce type de calme orbital est le signe d’une structure extrêmement ancienne, n’ayant subi aucun bouleversement majeur depuis sa formation.
Crédit : NASA , ESA, SwRI, JHU/APL, équipe de recherche New Horizons KBO UNObjets de la ceinture de Kuiper capturés par HubblUne fenêtre sur le passé primordial
L’importance de cette découverte dépasse largement la simple cartographie de la ceinture de Kuiper. Cette structure pourrait imposer des contraintes beaucoup plus strictes sur les modèles de formation et d’évolution du système solaire.
Comment les planètes géantes se sont-elles déplacées au fil du temps ? À quel point Neptune a-t-elle migré depuis sa position originelle ? Quels types d’environnements interstellaires notre système solaire a-t-il traversés dans sa jeunesse ? Autant de questions auxquelles ce noyau interne pourrait apporter des réponses.
Les chercheurs suggèrent qu’une migration saccadée de Neptune pourrait expliquer la formation de ces structures. Plutôt qu’un déplacement lent et régulier, la géante de glace aurait connu des phases d’accélération et de ralentissement qui auraient laissé ces empreintes gravitationnelles.
Attendre la confirmation
Malgré l’enthousiasme suscité par ces résultats, la prudence reste de mise. L’étude n’a pas encore été évaluée par des pairs, et les chercheurs admettent qu’il est difficile de déterminer si ce noyau interne constitue une structure véritablement distincte ou simplement une extension du noyau principal.
Les futures observations, notamment celles du relevé LSST qui sera mené par l’observatoire Vera C. Rubin, devraient permettre de trancher la question. En attendant, cette capsule temporelle cosmique continue de flotter silencieusement aux confins de notre système solaire, gardienne de secrets vieux de quatre milliards et demi d’années.