EDGEWORTH-KUIPER CEINTURE D'

Compositions de surface des objets de la ceinture

Les objets de la ceinture d’Edgeworth-Kuiper émettent une lumière si faible que la collecte d'informations utiles concernant leurs propriétés de surface constitue un véritable défi. L'idéal serait d'obtenir des spectres dans le visible et dans l'infrarouge, qui permettraient d'accéder à la composition des matériaux de surface et d'effectuer des comparaisons avec les autres constituants du système solaire.

Mais des spectres exploitables sont difficiles à obtenir, même avec la nouvelle génération des télescopes géants du type VLT ou Keck. À défaut, il est cependant possible de déterminer les couleurs d'un petit nombre de corps de la ceinture ; les chercheurs utilisent ces couleurs comme des substituts de spectres à basse résolution, mais de rapport signal sur bruit plus grand. Les objets de Kuiper étudiés présentent une grande variété de couleurs optiques – depuis le quasi-neutre (réfléchissant toutes les longueurs d'onde de manière égale) au très rouge (l'amplitude dans le rouge est supérieure à celle dans le bleu) –, qui suggère une diversité considérable dans les matériaux présents à la surface des objets de Kuiper.

Quelle peut être l'origine d'une telle diversité ? Avant d'effectuer les analyses de couleurs, les astronomes s'attendaient à ce que les surfaces soient toutes sombres et rouges, en conséquence du bombardement prolongé de ces objets par les rayons cosmiques. Les expériences en laboratoire montrent en effet que les rayons cosmiques conduisent à la perte sélective de l'hydrogène dans les matériaux de surface, tandis qu'ils favorisent la formation de polymères chimiquement complexes, sombres et rouges pour la plupart du fait d'une grande abondance en carbone (ce matériau irradié et carboné est supposé être responsable du noircissement de la croûte réfractaire observée notamment sur les noyaux des comètes).

Quelques idées ont alors été proposées pour expliquer l'origine de la diversité des couleurs. D'abord, il est possible que les objets de Kuiper soient de compositions différentes, et que les diverses couleurs reflètent ces variations de compositions. Est-ce vraisemblable ? Dans la ceinture principale des astéroïdes, entre les orbites de Mars et de Jupiter, les astéroïdes présentent en effet différentes compositions qui semblent être liées à leurs positions et à leurs températures de formation. Mais les objets de Kuiper sont supposés s'être formés plus ou moins là où nous les voyons actuellement, dans l'espace situé au-delà de Neptune. Leurs températures de formation ont donc dû être de l'ordre de 40 à 50 kelvins. Il est par conséquent difficile de déterminer une cause aux différences prononcées de compositions qui sont observées. Cependant, les collisions dans la ceinture de Kuiper-Edgeworth peuvent sur certains objets endommager les croûtes de surface irradiées par les rayons cosmiques, révélant ainsi du matériel frais excavé de l'intérieur. Ce processus est observé sur la Lune et sur d'autres corps solides, sur lesquels des cratères produits lors d'impacts récents ont déposé des raies brillantes sur du matériau de fond plus sombre. Des simulations ont par ailleurs montré que la gamme des couleurs observées pourrait être maintenue par les collisions (au moins à l'intérieur des barres d'erreur correspondant aux incertitudes considérables sur les taux de collision dans la ceinture d’Edgeworth-Kuiper).

Beaucoup d'interrogations demeurent donc concernant les objets de Kuiper. Et, bien que le rythme des découvertes ne cesse de s'accélérer et que croît le nombre des observations, il est encore trop tôt pour conclure sur la disparité des compositions de surface des membres de la ceinture d’Edgeworth-Kuiper.[...]