Voyage dans le système solaire (4) : Aux confins du système solaire


C'est reparti pour la dernière partie de notre voyage dans le système solaire, après avoir exploré les planètes qui le composent en passant par la ceinture d'astéroïdes, nous allons faire la connaissance de ce que l'on peut trouver au delà de Neptune.

Les planètes naines transneptuniennes

Ce sont toutes les planètes naines qui se trouvent après Neptune, il y en a pas mal alors je vais vous donner les plus importantes seulement. Tout d'abord, savez vous ce qu'est la différence entre une planète et une planète naine ?

C'est une question qui s'est posée pendant un bon moment parmi les Astrophysiciens et qui est toujours d'actualité même si une définition assez rigoureuse s'est imposée.

Pour être une planète, un objet doit :

  • Être en orbite autour du Soleil (ou de son étoile mère)
  • Possède une masse suffisante pour être en équilibre hydrostatique ie. être à peu près ronde
  • A nettoyé le voisinage de son orbite ie. il n'existe aucun corps de taille comparable à une distance proche de l'objet en question

Donc tout objet qui est en orbite autour du Soleil, qui possède une masse suffisante pour être à peu près ronde mais qui n'a pas nettoyé le voisinage de son orbite est qualifié de planète naine. Voici quelques exemples :

Le système Plutonien

Pluton à été découverte en 1930 par William Pickering, Percival Lowell et Clyde Tombaugh qui cherchaient à l'origine à expliquer les perturbations orbitales de la planète Neptune. C'est en étudiant les plaques photographiques prises avec un télescope de 13 pouces de diamètre que Clyde observe un point de très faible intensité (magnitude apparente +15) bouger d'une prise à l'autre. Les calculs montreront que cet objet est responsable des perturbations orbitales de la planète Neptune.

Je vous ai déjà parlé de la planète Pluton et de son système dans mon article "L'année de Pluton". Grossomodo, c'est une planète naine de 2370 km de diamètre dont l'orbite particulièrement excentrique varie entre 30ua et 50ua (1ua=150~000~000km). En particulier, Pluton croise l'orbite de Neptune au cours de son orbite ce qui explique les perturbations qu'on observé les Astronomes à l'époque. De plus, l'angle que forme l'orbite de Pluton par rapport au plan de l’écliptique est assez élevé comme le montre la figure suivante.

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Voici une image en détail de la planète Pluton prise par la sonde New Horizons le 14 Juillet 2015 alors qu'elle passait à 450 000 km de la planète.

Nh-pluto-in-true-color_2x_JPEGComme vous pouvez le constater sur la photo, la surface de Pluton est plutôt rocheuse et est principalement composée de glace de méthane, de glace d'azote, de glace de monoxyde de carbone et enfin de glace d'eau. Et oui, il fait froid sur Pluton. Les températures moyennes avoisinent les -220°C !

Pluton possède une très fine atmosphère composée à 90% de diazote qui se disperse petit à petit dans l'espace car la force d'attraction de Pluton n'est pas assez élevée pour la contenir.

Pluton possède 5 satellites dont un gros et quatre petits. Charon est le satellite le plus proche et est environ deux fois plus petit que Pluton. Cependant, il est tout de même très gros pour un satellite et certains physiciens qualifient le système Pluton-Charon de planète double. En s'éloignant encore de Pluton on observe successivement Styx, Nix, Kerberos et Hydra qui sont des satellites beaucoup plus petits que Charon.

Une particularité du système plutonien et qui fait que Pluton n'est pas considérée comme une planète est que le barycentre du système se situe en dehors de Pluton. En gros, la masse des satellites de Pluton et comparable à la masse de Pluton.

Éris

Éris est une planète naine qui a été aperçue pour la première fois en 1954 mais dont la découverte à été annoncée en 2005 seulement. C'est la planète naine connue comme étant la plus lourde du système solaire (20% plus lourde que Pluton). Éris possèderait un satellite nommé Dysnomie.

Vue d'artiste de la planète naine Eris

Vue d'artiste de la planète naine Éris

Cette planète est encore plus éloignée que Pluton, elle se situe à environ 68ua. Sa luminosité est si faible qu'il n'est possible de faire des mesures précises que lorsque la planète occulte des étoiles. C'est pourquoi on estime son diamètre entre 2300 km et 2600 km. Sa température de surface est de -246°C, c'est encore 20°C de moins que Pluton.

Éris est composée en grande partie de glace de méthane (en fait, sa composition semble être similaire à celle de Pluton mais on ne peux pas la vérifier actuellement). Cependant, elle réfléchit 96% de la lumière du Soleil (contre 80% pour la neige fraiche) ce qui semble être un mystère mais dont la réponse semble se trouver dans la composition de l'atmosphère qui est pour l'instant peu connue.

Sedna

Sedna est une planète naine particulière du système solaire qui se caractérise par une orbite ultra excentrique (beaucoup plus que Pluton). Elle varie entre 76ua et 960ua et ceux pour une période de rotation d'environ 12 000 ans !

800px-Oort_cloud_Sedna_orbit-frLe diamètre de Sedna est d'environ 1 000 km tandis que sa température de surface est la plus faible du système solaire ie. 10°C inférieure à celle de Éris (-246°C). Un peu comme Pluton et Éris, Sedna possède à peu de choses près la même composition chimique et une atmosphère très volatile.

La ceinture de Kuiper

Les trois planètes naines dont je vous ai parlé font en fait partie de ce que l'on appelle la ceinture de Kuiper qui est une ceinture d'astéroïdes qui se situe au delà de Neptune. Son rayon intérieur est de 30ua tandis que son rayon extérieur est d'environ 55ua. Cette ceinture d'astéroïdes est similaire à celle que l'on trouve au niveau de Jupiter à la différence qu'elle est 20 fois plus large et entre 20 et 200 fois plus massive.

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Voici un schéma montrant l'étendue approximative de la ceinture de Kuiper dans le système Solaire. On voit également par comparaison la ceinture d'astéroïde au niveau de Jupiter (en bleu). La ceinture de Kuiper contient une grande quantité d'objets tous composés de roches, de glaces d'eau, de méthane, d'azote.

La ceinture de Kuiper serait le principal réservoir de comètes dont la période est courte (inférieure à 200 ans) comme par exemple la comète de Halley dont la période est de 76 ans ou celle de Olbers (69 ans).

Un peu comme la ceinture d'astéroïde qui se trouve au niveau de Jupiter, la ceinture de Kuiper serait une trace de la formation du système solaire, ce sont tous les objets qui ne se seraient pas agglomérés entre eux et n'ont pas pu former de planète.

Éloignons nous maintenant beaucoup plus loin, jusqu'aux limites de notre système Solaire ... 

Le nuage d'Oort

Le nuage d'Oort constituerait en quelque sorte la frontière de notre système solaire. Nous n'avons jamais pu l'observer cependant les physiciens prédisent que c'est un ensemble sphérique, une sorte de coque qui enveloppe notre système solaire dont le rayon interne ferait entre 20~000ua et 30~000ua et le rayon externe environ 100~000ua !

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Il serait un amas de poussières et de roches et sont origine viendrait probablement de la nébuleuse qui a précédé la formation du Soleil mais serait également constitué de débris qui auraient été éjectés lors de la formation de notre système Solaire. En particulier il semblerait être un réservoir de comètes à longue période comme par exemple la comète West dont la période est de 556 300 ans et dont l'aphélie (la position la plus éloignée du Soleil) se situe à 13~560ua.

Le nuage d'Oort se situe pratiquement à un quart de distance de l'étoile la plus proche Proxima du centaure qui se situe à un peu plus de 4 années lumières du Soleil. Certains scientifiques pensent même que le nuage d'Oort n'a pas de limite et s'étend jusqu'au prochain système solaire.

 

Nous avons fait un grand tour du système solaire en commençant par notre planète et les planètes voisines de notre système solaire, nous sommes passé par le Soleil puis nous sommes partis un peu plus loin vers la ceinture d'astéroïdes puis les planètes géantes, on a continué à s'éloigner vers les géantes glacées puis enfin on est parti à la rencontre de planètes naines qui se trouvent dans la ceinture de Kuiper et enfin on s'est éloigné aux limites de notre système solaire en traversant ce que l'on appelle le nuage d'Oort.

C'était donc un sacré voyage dans le système solaire. Mais j'ai décidé de ne pas m'arrêter là et d'aller encore plus loin. Donc la prochaine fois on ira visiter le voisinage stellaire et toutes les surprises qu'il nous réserve 😉

J'espère que cet article vous à plu, si c'est le cas n'hésitez pas à le commenter et à le partager. Si vous avez des questions ou des commentaires à faire vous pouvez toujours m'envoyer un email 😉

 


A propos Loann Brahimi

Je suis étudiant en Master Cosmos, Champs et Particules à l'université de Montpellier. Ce blog est une manière de transmettre ma passion, une façon d'aider ceux qui voudraient faire de la physique leur gagne pain et de créer un engouement autour de cette science mal comprise.

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