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 Un télescope de l’ESO révèle l’existence de ce qui pourrait bien être la plus petite planète naine du Système Solaire

Publié le 20 décembre 2019

Des observations effectuées au moyen de l’instrument SPHERE qui équipe le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO invitent les astronomes à classer l’astéroïde Hygiea parmi les planètes naines. Ses dimensions le situent en quatrième position des objets les plus gros de la ceinture d’astéroïdes après Cérès, Vesta et Pallas. Pour la toute première fois, et grâce à des clichés dotés d’une résolution suffisamment élevée, les astronomes ont pu étudier sa surface, déterminer sa forme ainsi que sa taille. Il est ainsi apparu qu’Hygiea arbore une forme sphérique, et détrône probablement Cérès de son rang de planète naine la plus petite du Système Solaire.



En sa qualité d’objet de la principale ceinture d’astéroïdes, Hygiea satisfait d’emblée à trois des quatre conditions nécessaires à le qualifier de planète naine : il orbite autour du Soleil, il n’est pas une Lune et, à la différence d’une planète, il n’a pas nettoyé les environs de son orbite. La quatrième et dernière condition serait qu’il possède une masse suffisante pour que sa propre gravité lui confère une forme à peu près sphérique. Or, de nouvelles observations effectuées au moyen du VLT ont permis de lever cette inconnue.

“L’instrument SPHERE installé sur le VLT possède des caractéristiques uniques, qui en font l’un des systèmes d’imagerie les plus puissants au monde, et ont permis de déterminer la forme d’Hygiea – une forme à peu près sphérique”, déclare Pierre Vernazza, auteur principal de cette étude et chercheur au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France. “Sur la base de ces images, Hygiea peut désormais être qualifié de planète naine la plus petite du Système Solaire.”

L’équipe a également utilisé les observations de SPHERE pour contraindre la taille d’Hygiea, et établir son diamètre à quelque 430 km. Pluton, la plus célèbre des planètes naines, est caractérisé par un diamètre voisin de 2400 km. Celui de Ceres en revanche avoisine les 950 km.

En outre, les observations ont révélé que la surface d’Hygiea ne présentait aucune trace du vaste cratère d’impact attendu par les scientifiques, comme en témoigne l’étude parue ce jour au sein de la revue Nature Astronomy. Hygiea est le principal membre de l’une des familles d’astéroïdes les plus étendues parce que constituée de près de 7000 membres originaires d’un seul et même corps parent. Les astronomes s’attendaient à ce que l’événement ayant conduit à la formation de cette famille nombreuse ait laissé une marque visible, profonde et étendue, à la surface d’Hygiea.

“Ce résultat constitue une véritable surprise”, ajoute Pierre Vernazza. “Nous nous attendions en effet à constater la présence d’un vaste cratère d’impact, tel celui figurant à la surface de Vesta“. En réalité, seuls deux cratères ont pu être identifiés avec certitude sur les clichés couvrant 95% de la superficie totale d’Hygiea. “Aucun de ces deux cratères n’a pu résulter de l’impact ayant donné naissance à la famille d’astéroïdes d’Hygiea, dont le volume avoisine celui d’un objet de 100 km de diamètre. Ils sont bien trop petits”, précise Miroslav Brož de l’Institut d’Astronomie de l’Université Charles de Prague en République Tchèque, par aileurs co-auteur de l’étude.

L’équipe a décidé de poursuivre ses investigations. Au moyen de simulations numériques, ils ont établi que la forme sphérique d’Hygiea et sa grande famille d’astéroïdes résultent probablement d’une collision frontale majeure avec un gros projectile doté d’un diamètre compris entre 75 et 150 km. Leurs simulations retracent ce violent impact vraisemblablement survenu quelque 2 milliards d’années plus tôt, et responsable de la destruction complète du corps parent. Après avoir réassemblé les pièces du puzzle, ils ont conféré à Hygiea sa forme sphérique et l’ont doté de ses milliers d’astéroïdes compagnons. “La survenue d’une telle collision entre deux grands corps de la ceinture d’astéroïde est unique durant les 3-4 derniers milliards d’années”, explique Pavel Ševeček, doctorant à l’Institut d’Astronomie de l’Université Charles, qui a également participé à cette étude.

L’étude détaillée des astéroïdes est permise grâce aux avancées effectuées dans le calcul numérique et grâce à la mise en place de télescopes toujours plus puissants. “Grâce au VLT et à l’instrument d’optique adaptative de nouvelle génération SPHERE, nous sommes désormais en mesure d’acquérir des clichés de la principale ceinture d’astéroïdes dotés d’une résolution sans précédent, et donc de combler le vide entre les observations effectuées depuis le sol d’une part, les missions interplanétaires d’autre part”, conclut Pierre Vernazza.

Plus d’informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’une publication à paraître dans l’édition du 28 octobre de la revue Nature Astronomy.

L’équipe est composée de P. Vernazza (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), L. Jorda (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), P. Ševeček (Institut d’Astronomie, Université Charles, Prague, République Tchèque), M. Brož (Institut d’Astronomie, Université Charles, Prague, République Tchèque), M. Viikinkoski (Mathématiques et Statistiques, Université Tampere, Tampere, Finlande), J. Hanuš (Institut d’Astronomie, Université Charles, Prague, République Tchèque), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, France), A. Drouard (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), M. Ferrais (Institut de Recherche en Sciences Spatiales, Technologies et Astrophysique, Université de Liège, Liège, Belgique), M. Marsset (Département des Sciences de la Terre, de l’Atmosphère et des Planètes, MIT, Cambridge, MA, Etats-Unis), F. Marchis (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France, et Institut SETI, Centre Carl Sagan, Mountain View, Etats-Unis), M. Birlan (Observatoire de Paris, Paris, France), E. Podlewska-Gaca (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne, et Institut de Physique, Université de Szczecin, Pologne), E. Jehin (Institut de Recherche en Sciences Spatiales, Technologies et Astrophysique, Université de Liège, Liège, Belgique), P. Bartczak (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), G. Dudzinski (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), J. Berthier (Observatoire de Paris, Paris, France), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, Institut de Technologie de Californie, Pasadena, Californie, Etats-Unis), F. Cipriani (Agence Spatiale Européenne, ESTEC – Bureau Scientifique, Pays-Bas), F. Colas (Observatoire de Paris, Paris, France), F. DeMeo (Département des Sciences de la Terre, de l’Atmosphère et des Planètes, MIT, Cambridge, MA, Etats-Unis), C. Dumas (Observatoire TMT, Pasadena, Etats-Unis), J. Durech (Institut d’Astronomie, Université Charles, Prague, République Tchèque), R. Fetick (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France et ONERA, The French Aerospace Lab, Chatillon Cedex, France), T. Fusco (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France et ONERA, The French Aerospace Lab, Chatillon Cedex, France), J. Grice (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, France et Open University, Ecole des Sciences Physiques, The Open University, Milton Keynes, Royaume-Uni), M. Kaasalainen (Mathématiques et Statistiques, Université Tampere, Tampere, Finlande), A. Kryszczynska (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), P. Lamy (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), H. Le Coroller (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), A. Marciniak (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), T. Michalowski (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), P. Michel (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, France), N. Rambaux (Observatoire de Paris, Paris, France), T. Santana-Ros (Département de Physique, Université d’Alicante, Alicante, Espagne), P. Tanga (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, France), F. Vachier (Observatoire de Paris, Paris, France), A. Vigan (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), O. Witasse (Agence Spatiale Européenne, ESTEC – Bureau scientifique, Pays-Bas), B. Yang (Observatoire Européen Austral, Santiago, Chili), M. Gillon (Institut de Recherche en Sciences Spatiales, Technologies et Astrophysique, Université de Liège, Liège, Belgique), Z. Benkhaldoun (Observatoire Oukaimeden, Laboratoire de Physique des Hautes Energies et d’Astrophysique, Université Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc), R. Szakats (Observatoire Konkoly, Centre de Recherche en Astronomie et Sciences de la Terre, Académie des Sciences Hongroise, Budapest, Hongrie), R. Hirsch (Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Université Adam Mickiewicz, Poznań, Pologne), R. Duffard (Institut d’Astrophysique d’Andalousie, Glorieta de la Astronomía S/N, Grenade, Espagne), A. Chapman (Buenos Aires, Argentine), J. L. Maestre (Observatoire d’Albox, Almeria, Espagne)


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