Objet transneptunien
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En astronomie, on désigne par objet transneptunien tout objet du système solaire dont l'orbite est entièrement ou pour la majeure partie au-delà de celle de la planète Neptune. La ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort sont les noms de quelques subdivisions de ce volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de l'espace.

La planète naine (En astronomie, une planète naine est un type d'objet céleste du système solaire, intermédiaire entre une planète et un petit corps.) Pluton (Pluton, dont la désignation officielle est (134340) Pluton, est la deuxième plus grande planète naine connue du système solaire et le 10e plus grand...) est le premier objet transneptunien (En astronomie, on désigne par objet transneptunien tout objet du système solaire dont l'orbite est entièrement ou pour la majeure partie au-delà de celle de...) à avoir été découvert.

Ces dernières années, de nouveaux objets transneptuniens ont été recensés. En novembre 2001 fut découvert (20000) Varuna, un astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence...) de la ceinture de Kuiper (La ceinture de Kuiper (parfois appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper, ['kœj.pər] en néerlandais), est une zone du système solaire...) d'environ 1 000 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...). En juillet 2001 on découvrit (28978) Ixion, un plutino d'environ 1 055 km de diamètre. Un peu plus d'une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) plus tard, en octobre 2002 un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale....) plus massif (Le mot massif peut être employé comme :) qu'Ixion a été repéré ((50000) Quaoar, 1 280 km), et en février 2004, un objet encore plus grand, (90482) Orcus, a été découvert.

La gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) d'attraction entre toute matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...), attire également les planètes. En raison des légères perturbations observées sur les orbites des planètes connues au début des années 1900, on a supposé qu'il devait y avoir au-delà de Neptune une ou plusieurs autres planètes non-identifiées. La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) de ces dernières mena à la découverte de Pluton, et par la suite à celle de quelques autres objets significatifs. Cependant, ces objets ont toujours été trop petits pour expliquer les perturbations observées, mais des estimations révisées de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) de Neptune ont montré que le problème était factice.

Némésis, l'étoile-compagne hypothétique du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...), serait tombée sous la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions...) d'objet transneptunien, mais il semble qu'il n'existe aucune étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de...) de ce genre.

Type d'objets transneptuniens

Les objets sont classés en fonction de leur orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) en relation à celle de Neptune

  • Les objets en résonance orbitale (Une résonance orbitale, en astronomie, a lieu lorsque deux objets orbitant autour d'un troisième ont des périodes de révolution dont le rapport est une fraction entière simple. C'est un...) avec Neptune (résonances ordonnées par le demi grand axe)
    • 4:5 exemple : (79969) 1999 CP133
    • 3:4 exemples : 1998 UU43, 1999 RW215
    • 2:3, comme Pluton, appelés plutinos
    • 3:5 2003 US92
    • 4:7 2000 OP67
    • 1:2 appelés en anglais twotinos exemples : 1997 SZ10, 1999 RB215
    • 2:5 2000 CQ105
    • 1:3 2003 LG7

On pourrait même y inclure les troyens de Neptune (résonance 1:1).

A l'exception de 2:3 et 1:2, les objets occupant les autres résonances sont peu nombreux. Ces deux résonances constituent les limites conventionnelles de la Ceinture Principale, peuplée par les objets dits classiques, non résonants (cubewano)s.

  • Les objets non affectés par Neptune (à présent)
    • cubewanos, les plus nombreux (plus de 680)
    • objets épars, résidant au delà de la résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du...) 1:2

Distribution

Distribution des transneptuniens.
Distribution des transneptuniens.

Le diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des...) illustre la distribution des transneptuniens connus (jusqu’à 70 ua) en relation avec les orbites des planètes et des centaures. Les différentes familles sont représentées en couleurs différentes. Les objets en résonance orbitale sont marqués en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) (les astéroïdes troyens de Neptune en 1:1, les plutinos en 2:3, les objets en 1:2, twotinos en anglais, plus quelques petites familles. Le terme Ceinture de Kuiper (Kuiper belt regroupe les objets dits classiques (cubewanos, en bleu) avec les plutinos et les objets en 1:2 (en rouge). Les objets épars (scattered disk) s’étendent bien au-delà du diagramme avec des objets connus à distance moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) au-delà 500 ua (Sedna) et l’aphélie supérieur à 1000 ua ((87269) 2000 OO67).

Caractéristiques physiques

On pense généralement que les transneptuniens sont composés surtout des glaces et recouverts des matières organiques, comme les tholins, résultats des radiations. Toutefois, la confirmation récente de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...) de 2003 EL61 (2,6-3,4 g/cm³) implique une composition surtout rocheuse (à comparer avec la densité de Pluton : 2,0 g/cm³). Compte tenu de la magnitude apparente (En astronomie, la magnitude apparente mesure la luminosité — depuis la Terre — d'une étoile, d'une planète ou d'un autre objet céleste. Cette grandeur a la particularité...) des transneptuniens (>20, sauf les plus grands), l’étude physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) se limite à :

  • La mesure des émissions thermiques
  • Les indices de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) (les comparaisons des magnitudes à travers des filtres différents)
  • L'analyse spectrale (L'analyse spectrale est une méthode utilisée en physique pour déterminer les caractéristiques d'un phénomène observé. L'intensité du phénomène en fonction du temps constitue un signal, et ce...) (partie visuelle et infrarouge)

L'étude des couleurs et des spectres apporte des indices sur l’origine des transneptuniens et tente de découvrir de possibles corrélations avec d’autres classes d’objets, par exemple les centaures et certaines lunes des planètes géantes (Triton, Phœbé) suspectées de faire partie initialement de la ceinture de Kuiper.

Toutefois, l’interprétation des spectres est souvent ambiguë, plusieurs modèles correspondant au spectre observé, qui dépend notamment de la granularité (taille des particules) inconnue. De plus, les spectres sont indicatifs uniquement de la couche de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) qui est exposée aux radiations, au vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent stellaire.) et à l'action des micrométéorites. Ainsi, cette fine couche de surface pourrait être bien différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans l'anneau des...) de l’ensemble de la régolithe située au-dessous, et finalement très différente de la composition de l’objet.

Couleurs

Couleurs des transneptuniens.
Couleurs des transneptuniens.

Comme les centaures, les transneptuniens surprennent par toute une gamme des couleurs, du bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte...) gris au rouge intense. Contrairement aux centaures qui se regroupent en deux classes, la distribution des couleurs des transneptuniens semble uniforme.

L'indice de couleur est la mesure des différences de magnitude apparente de l’objet vu à travers des filtres bleu (B), neutre (V; vert-jaune) et rouge (R). Le graphe (Le mot graphe possède plusieurs significations. Il est notamment employé :) représente les indices connus des transneptuniens à l’exception des plus grands. Pour la comparaison, deux lunes Triton et Phœbé, le centaure (5145) Pholus et la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...) Mars sont aussi représentés (il s'agit des noms en jaune, la taille n'est pas à l’échelle !).

Des études statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données ainsi que la présentation de ces ressources afin de les rendre...) rendues possibles récemment par le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) grandissant d’observations, tente de trouver des corrélations entre les couleurs et les paramètres des orbites dans l’espoir de confirmer les théories de l’origine des différentes classes.

Objets classiques

Les objets classiques semblent être divisés en deux populations différentes :

  • la population dite froide (l’inclinaison de l’orbite <5°) qui sont exclusivement rouges ;
  • la population dite chaude (l’orbite plus inclinée) qui affiche toute la gamme des couleurs.
Objets épars
  • Les objets épars montrent une ressemblance avec la population chaude des objets classiques, suggérant une origine commune.

Les grands transneptuniens

Comparaison de taille, albédo et des couleurs des grands transneptuniens.
Comparaison de taille, albédo (L'albédo est le rapport de l'énergie solaire réfléchie par une surface sur l'énergie solaire incidente. On utilise une échelle graduée de 0 à 1, avec 0...) et des couleurs des grands transneptuniens.

Les plus grands objets suivent typiquement des orbites inclinées tandis que les objets plus petits sont regroupés près de l’écliptique.

À l’exception de Sedna, tous les grands objets ((136199) Éris, 2005 FY9"Easter Bunny", 2003 EL61"Santa", Charon (Charon (P I Charon, Pluton I) est le plus grand satellite naturel de Pluton.) et Orcus) se caractérisent par une couleur neutre (l'index infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des...) V-I <0,2) alors que les objets plus petits (Quaoar, Ixion, 2002 AW197 et Varuna), comme la grosse majorité du reste de la population, sont plutôt rouges (V-I 0,3-0,6). Cette différence laisse à penser que la surface des grands transneptuniens est couverte de glaces qui recouvrent les couches plus sombres et plus rouges.

Le diagramme illustre les tailles relatives, les albédos et les couleurs des plus grands transneptuniens. Les satellites sont aussi montrés ainsi que la forme exceptionnelle de 2003 EL61 due à sa rotation rapide. L’arc autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) de 2005 FY9 représente la marge d’erreur compte tenu de son albédo inconnu.

Les spectres

Les transneptuniens se caractérisent par une variété de spectres qui diffèrent dans la partie visible rouge et dans l'infrarouge. Les objets neutres présentent un spectre plat, réfléchissant autant dans l’infrarouge que dans la partie visible. Les spectres des objets très rouges par contre, possèdent une pente montante, en réfléchissant bien plus en rouge et infrarouge. Une tentative récente de classification introduit quatre classes BB (bleu, comme Orcus), RR (très rouge comme Sedna) avec BR et IR comme classes intermédiaires.

Les modèles typiques de la surface incluent la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) amorphe, de silicates et de macromolécules appelées tholines, crées par l'intense radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple : radioactivité...). Quatre tholines sont utilisées pour expliquer la couleur rougeâtre :

  • tholine de Titan (Cliquez sur l'image pour une description), produit d'un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) de 90% N2 and 10% CH4 (méthane gazeux) ;
  • tholine de Triton, la même origine mais moins (0,1%) de méthane ;
  • (éthane) tholine glace I, produit d'un mélange de 86% H2O et 14% C2H6 (éthane) ;
  • (méthanol) tholine glace II, 80% H2O, 16% CH3OH (méthanol) et 3% de CO2.

Comme illustration des deux classes RR et BB les composition possibles suivantes ont été suggérées :

  • pour Sedna (RR très rouge): 24% de tholine de Triton, 7% de carbone amorphe, 10% de N2, 26% de méthanol, 33% de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état...)
  • pour Orcus (BB, bleu gris): 85% de carbone amorphe, 4% de tholine de Titan, 11% de glace H20

Objets transneptuniens notables

  • plutinos
    • Pluton avec ses 3 satellites, Charon inclus
    • (90482) Orcus
    • (28978) Ixion
  • cubewanos
    • (2003 EL61) Santa remarquable pour ses 2 satellites, sa taille (>2000 km), sa rotation très rapide (3,9 h) et sa densité élevée (2,6-3,3 g/cm³)
    • (2005 FY9) Easter Bunny
    • (20000) Varuna
    • (50000) Quaoar
  • objets épars
    • (136199) Éris, le plus grand transneptunien connu à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...) (début 2006), un satellite (Satellite peut faire référence à :) connu
    • (90377) Sedna, remarquable par son orbite très excentrique l’amenant à plus de 900 AU du Soleil
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