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Paris, 26 novembre 2003

La Ceinture de Kuiper, une région du Système Solaire, ne s'est pas formée là où elle se trouve

Les objets de la ceinture de Kuiper ne se seraient pas formés là où on les trouve actuellement. Ce sont deux astronomes du Southwest Research Institute (SwRI, Boulder, USA) et de l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA - laboratoire Cassini, unité mixte de recherche du CNRS) qui ont obtenu ce résultat grâce à la simulation numérique. Les objets de Kuiper se seraient formés à moins de 30 unités astronomiques, distance actuelle de Neptune. Les planètes géantes, dont Neptune, se seraient constituées dans des régions plus proches du Soleil ; Neptune, en s'éloignant du Soleil pour atteindre sa position actuelle, aurait repoussé les objets de Kuiper. Ce résultat est publié dans la revue Nature du 27 novembre 2003.

La Ceinture de Kuiper est une région du Système Solaire qui s'étend au-delà de l'orbite de Neptune, de 40 à 50 UA (1) et qui contient des milliards de corps de glace. Elle a été découverte en 1992 et depuis, environ 1000 objets ont été catalogués. Certains d'entre eux sont très gros, le plus gros ayant un diamètre dépassant 1000 km.

En dépit des recherches poursuivies par les astronomes pour expliquer la structure de cette ceinture, un mystère subsiste. Comme la plupart des planètes du Système Solaire, les gros objets de la ceinture de Kuiper ont dû se former à partir d'objets plus petits qui se sont agglomérés en rentrant en collision les uns avec les autres. Pour que ce processus puisse fonctionner dans les régions distantes au-delà de Neptune, il faut qu'une quantité de matière supérieure à quelques dizaines de fois la masse de la Terre ait été présente initialement dans la région où la ceinture réside actuellement. Pourtant, les observations de cette région montrent qu'elle contient actuellement moins d'un dixième de la masse de la Terre. Les scientifiques ont donc essayé de trouver ces dernières années un moyen d'évacuer 99 % du matériau initial de la ceinture de Kuiper. Dans la nouvelle étude, Harold Levison (SwRI) et Alessandro Morbidelli, chargé de recherche au CNRS (OCA), montrent, grâce à la simulation numérique, que la ceinture de Kuiper n'a peut-être pas perdu de masse du tout !

Levison et Morbidelli suggèrent que le disque proto-planétaire, dans lequel les planètes, les astéroïdes et les comètes se sont formés, avait une limite externe, non prévue auparavant, qui se situait à la position actuelle de Neptune, à 30 UA, et que la région occupée aujourd'hui par la ceinture de Kuiper était vide. Tous les objets de Kuiper que nous voyons maintenant au-delà de Neptune se seraient alors formés à une distance bien plus proche du Soleil et auraient été transportés vers l'extérieur durant les étapes finales de la formation planétaire.

Une théorie prévoit que les planètes géantes se sont déplacées après leurs formations. En particulier, Uranus et Neptune se sont constituées à des distances plus proches du Soleil, puis ont migré vers l'extérieur. Levison et Morbidelli montrent que pendant sa migration, Neptune pourrait avoir poussé tous les objets de Kuiper observés à des distances plus grandes du Soleil.

"Nous n'avons pas vraiment résolu le problème de la perte de masse de la Ceinture, nous l'avons contourné!" dit Levison. "L'espace au-delà de Neptune était probablement réellement démuni d'objets".

Ainsi, dans ce modèle, la région intérieure à 30 UA contient suffisamment de matière pour former les objets de la ceinture de Kuiper. Les mécanismes employés par Neptune pour pousser vers l'extérieur la ceinture ont affecté seulement une petite fraction des objets qui sont devenus ce que nous voyons. Le reste a été éjecté du Système Solaire par Neptune. Cette nouvelle idée explique de nombreuses caractéristiques observées du Système Solaire externe, notamment les propriétés des orbites des objets de Kuiper et la position de Neptune.

"L'un des aspects les plus troublants de la migration de Neptune est la raison de son arrêt à la distance où la planète se situe actuellement" commente Morbidelli. "Notre nouveau modèle explique aussi cela. Neptune a migré jusqu'à ce qu'elle atteigne le bord externe du disque proto-planétaire, limite à laquelle la planète s'est brutalement arrêtée".

Cette recherche a été financée par un programme international de coopération scientifique (PICS) entre le CNRS et la NSF (National Science Foundation), et par la NASA.


Notes :

1) 1 unité astronomique (UA) = la distance moyenne entre le Soleil et la Terre, 150 millions de kilomètres

Références :

Levison, H.F. and Morbidelli, A., «The formation of the Kuiper belt by the outward transfer of bodies during Neptune's migration; Nature, 27 novembre 2003.

Contacts :

Contact chercheur:
Alessandro Morbidelli
Observatoire de la Côte d'Azur
Tél : 04 92 00 31 26 - Mél. : morby@obs-nice.fr

Contact CNRS-INSU :
Philippe Chauvin
Tél. : 01 44 96 43 36
Mél : Philippe.Chauvin@cnrs-dir.fr

Contacts presse :
Patrick Michel, Observatoire de la Côte d'Azur
Tél : 04 92 00 30 55 – 06 88 21 28 33
Mél : michel@obs-nice.fr

Martine Hasler, bureau de presse du CNRS
Tél : 01 44 96 46 35
Mél : martine.hasler@cnrs-dir.fr


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