Découverte inattendue par New Horizons de la NASA redéfinit la limite extérieure du système solaire

Kuiper Belt Object Art Concept

Les observations de la sonde New Horizons suggèrent que la Ceinture de Kuiper s’étend bien au-delà de sa limite supposée, indiquant potentiellement une région plus large ou une deuxième ceinture remplie d’objets glacés et rocheux, remettant en question les modèles existants du système solaire.

La NASA’s New Horizons a découvert des niveaux de poussière inattendument élevés dans la Ceinture de Kuiper, suggérant une plus grande étendue ou une nouvelle ceinture, redéfinissant notre compréhension de la limite extérieure du système solaire.

De nouvelles observations provenant de la sonde New Horizons de la NASA suggèrent que la Ceinture de Kuiper – la vaste zone extérieure lointaine de notre système solaire peuplée de centaines de milliers de blocs planétaires glacés et rocheux – pourrait s’étendre beaucoup plus loin que ce que nous pensions.

Passant à travers les bordures extérieures de la Ceinture de Kuiper, presque 60 fois plus loin du Soleil que la Terre, l’instrument Student Dust Counter (SDC) de la New Horizons Venetia Burney détecte des niveaux de poussière plus élevés que prévu – les minuscules restes gelés de collisions entre de plus grands objets de la Ceinture de Kuiper (KBOs) et les particules projetées par les KBOs percutés par des impacteurs de poussière microscopique provenant de l’extérieur du système solaire.

Les relevés défient les modèles scientifiques selon lesquels la population de KBO et la densité de poussière devraient commencer à décliner un milliard de miles à l’intérieur de cette distance et contribuent à un ensemble croissant de preuves suggérant que la bordure extérieure de la principale Ceinture de Kuiper pourrait s’étendre de milliards de miles plus loin que les estimations actuelles – ou qu’il pourrait même y avoir une deuxième ceinture au-delà de celle que nous connaissons déjà.

Les résultats sont publiés dans le numéro du 1er février de The Astrophysical Journal Letters.

Kuiper Belt Collision

Conception artistique d’une collision entre deux objets dans la lointaine Ceinture de Kuiper. De telles collisions sont une source majeure de poussière dans la ceinture, avec les particules projetées par les objets de la Ceinture de Kuiper percutés par des impacteurs de poussière microscopique provenant de l’extérieur du système solaire. Crédit : Dan Durda, FIAAA

Découvertes au-delà de Neptune

« New Horizons effectue les premières mesures directes de la poussière interplanétaire bien au-delà de Neptune et de Pluton, donc chaque observation pourrait conduire à une découverte », a déclaré Alex Doner, premier auteur de l’article et étudiant diplômé en physique à l’Université du Colorado à Boulder, qui est responsable du SDC. « L’idée que nous pourrions avoir détecté une Ceinture de Kuiper étendue – avec une toute nouvelle population d’objets entrant en collision et produisant plus de poussière – offre un autre indice pour résoudre les mystères des régions les plus distantes du système solaire. »

Conçu et construit par des étudiants du Laboratoire d’Atmosphère et de Physique Spatiale (LASP) de l’Université du Colorado à Boulder sous la direction d’ingénieurs professionnels, le SDC a détecté des grains de poussière microscopiques produits par des collisions entre des astéroïdes, des comètes et des objets de la Ceinture de Kuiper tout au long du voyage de 5 milliards de miles et 18 ans de New Horizons à travers notre système solaire – qui comprenait, après son lancement en 2006, des survols historiques de Pluton en 2015 et de l’objet KBO Arrokoth en 2019. Le premier instrument scientifique d’une mission planétaire de la NASA conçu, construit et « volé » par des étudiants, le SDC compte et mesure les tailles des particules de poussière, fournissant des informations sur les taux de collision de ces corps dans le système solaire externe.

Les derniers résultats surprenants ont été compilés sur trois ans alors que New Horizons se déplaçait de 45 à 55 unités astronomiques (UA) du Soleil – une UA étant la distance entre la Terre et le Soleil, soit environ 93 millions de miles ou 140 millions de kilomètres.

New Horizons Spacecraft

Conception artistique du vaisseau spatial New Horizons. Crédit : Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Ces relevés interviennent alors que les scientifiques de New Horizons, utilisant des observatoires comme le télescope Subaru japonais à Hawaii, ont découvert un certain nombre de KBO bien au-delà de la bordure extérieure traditionnelle de la Ceinture de Kuiper. Cette bordure extérieure (où la densité des objets commence à décliner) était estimée à environ 50 UA, mais de nouvelles preuves suggèrent que la ceinture pourrait s’étendre jusqu’à 80 UA, voire plus.

Alors que les observations télescopiques se poursuivent, Doner a déclaré que les scientifiques examinent d’autres raisons possibles des niveaux élevés de poussière du SDC. Une possibilité, peut-être moins probable, est la pression radiale et d’autres facteurs poussant la poussière créée dans la Ceinture de Kuiper interne au-delà de 50 UA. New Horizons aurait également pu rencontrer des particules de glace de courte durée qui ne peuvent pas atteindre les parties internes du système solaire et qui n’étaient pas encore prises en compte dans les modèles actuels de la Ceinture de Kuiper.

« Ces nouveaux résultats scientifiques de New Horizons pourraient être la première fois qu’un vaisseau spatial découvre une nouvelle population de corps dans notre système solaire », a déclaré Alan Stern, investigateur principal de New Horizons au Southwest Research Institute à Boulder. « J’ai hâte de voir jusqu’où vont ces niveaux élevés de poussière dans la Ceinture de Kuiper. »

La poursuite du voyage de New Horizons

Entrant dans sa deuxième mission prolongée, New Horizons devrait disposer de suffisamment de carburant et de puissance pour fonctionner jusqu’aux années 2040, à des distances de plus de 100 UA du Soleil. À un tel point, les scientifiques de la mission disent que le SDC pourrait potentiellement enregistrer même la transition du vaisseau spatial dans une région où les particules interstellaires dominent l’environnement de poussière. Avec des observations télescopiques complémentaires de la Ceinture de Kuiper depuis la Terre, New Horizons, en tant que seul vaisseau spatial opérant et collectant de nouvelles informations sur la Ceinture de Kuiper, a une opportunité unique d’en apprendre davantage sur les KBO, les sources de poussière et l’étendue de la ceinture, ainsi que sur la poussière interstellaire et les disques de poussière autour d’autres étoiles.

Référence : « New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter Observes Higher than Expected Fluxes Approaching 60 au » par Alex Doner, Mihály Horányi, Fran Bagenal, Pontus Brandt, Will Grundy, Carey Lisse, Joel Parker, Andrew R. Poppe, Kelsi N. Singer, S. Alan Stern et Anne Verbiscer, 25 janvier 2024, The Astrophysical Journal Letters.
DOI : 10.3847/2041-8213/ad18b0

Le Applied Physics Laboratory (APL) de la Johns Hopkins à Laurel, dans le Maryland, a construit et opère le vaisseau spatial New Horizons et gère la mission pour la Direction des Missions Scientifiques de la NASA. Southwest Research Institute, basé à San Antonio et Boulder, Colorado, dirige la mission via l’investigateur principal Alan Stern et dirige l’équipe scientifique, les opérations de la charge utile et la planification scientifique de la rencontre. New Horizons fait partie du programme New Frontiers de la NASA, géré par le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama.