Orbites et Objets Transneptuniens

Le livre « Aux confins du système solaire » d’Alain Doressoundiram et d’Emmanuel Lellouch m’a guidée dans la réalisation de cette oeuvre. J’ai également reçu l’aide de Sylvain Roux ainsi que de Katia Mathias, tous deux membres de l’Association Copernic.

Cette oeuvre a été réalisée avec une échelle de 0,7 cm pour une unité astronomique :

– unité astronomique (UA) : distance terre-soleil soit environ 150 millions de kilomètres.

– aphélie : point d’une orbite elliptique le plus éloigné du soleil.

– périhélie : point d’une orbite elliptique le plus proche du soleil.

– excentricité : paramètre caractérisant la forme d’une orbite : 0 pour un cercle, de 0 à 1 pour une ellipse plus ou moins allongée, 1 pour une parabole, supérieur à 1 pour une hyperbole.

– résonance : situation de deux ou plusieurs corps en mouvement orbital autour d’un corps plus massif, et dont les périodes de révolution sont dans un rapport simple de deux nombres entiers.

Au centre de l’oeuvre est représenté le soleil, puis autour en cercles jaunes apparaissent les orbites des quatre planètes géantes du système solaire Jupiter Saturne Uranus et Neptune ainsi que l’orbite de Pluton. Cette dernière s’approche du soleil à 29,7 UA, ici sur l’oeuvre en bas à 21 cm environ du soleil. Elle s’en éloigne jusqu’à 49,85 UA ici sur l’oeuvre en haut à environ 35 cm du soleil. En bas à 21 cm du centre de l’oeuvre l’orbite de Pluton à son périhélie croise celle de Neptune. Pluton se trouve alors plus près du soleil que Neptune dont l’orbite quasi circulaire est de 30,1 UA de rayon moyen. Lorsque Pluton est au plus près du soleil, son orbite très inclinée la situe loin du plan de l’écliptique à 16° au dessus, Neptune est alors éloignée de Pluton et elles ne s’approchent jamais à moins de 17 UA l’une de l’autre. Sur cette oeuvre Pluton est accompagnée de son satellite Charon et Neptune de son satellite Triton.

Voyons maintenant les orbites des différentes familles d’objets transneptuniens. Grâce aux avancées technologiques plus de 1200 de ces objets ont été découverts. Page 68 du livre le shéma « a » concernant demi-grand axe en UA et excentricité m’a aidée à représenter ces orbites.

Voici les couleurs correspondant aux orbites des différentes familles d’objets transneptuniens :

en orangé clair : les Plutinos.
en vert : les objets classiques.
en rouge : les objets résonants.
en jaune clair : les objets détachés.
en bleu : les objets dispersés.
Les Plutinos ou « petits Pluton » sont en résonance 3:2 avec Neptune et ils ont la même période que Pluton ainsi que le même demi-grand axe, toutefois leur excentricité et leur inclinaison peuvent être différente. Sur Astronomie Magazine n° 93 pages 18-19 figure l’un d’eux Ixion 2001 KX76 avec un diamètre estimé entre 950 à 1200 km, et dont l’orbite évolue de 39 UA à 49 UA. Je l’ai représenté en bas à gauche à environ 45 UA du soleil. Leur distance moyenne au soleil se situe pour la plupart d’entre eux à environ 39,5 UA.

Les objets résonants avec parmi eux 51 % de Plutinos constituent 29 % des objets transneptuniens. La résonance 3:2 (deux tours autour du soleil pendant que Neptune en fait trois) est la plus « peuplée » ainsi que d’autres résonances : 4:3, 5:3, 7:4, 2:1 et 5:2. Cela rend les orbites plutôt stables (p 70-71). A l’inverse des simulations montrent que les abords immédiats des résonances sont des zones chaotiques avec de nombreuses collisions entre objets. Aussi sur les orbites rouges j’ai représenté des petits objets fragmentés en gris avec un éclat orange symbolisant les collisions.

Les objets classiques (orbites vertes) constituent 55 % des objets transneptuniens soit la majorité de la population actuellement connue. Il devrait apparaître sur cette oeuvre plus d’orbites vertes, mais je me suis concentrée sur les Plutinos et les résonants. Les objets classiques possèdent des orbites circulaires ou elliptiques avec des inclinaisons plus ou moins grandes. Parmi eux on aperçoit en haut à 26 cm du centre (soit à environ 37 UA) Quaoar avec un diamètre de 1250 km, puis Varuna à gauche à 27 cm du centre d’après une image sur Astronomie Magazine n ° 93 p 18. Varuna est également représenté à droite en haut à 28 cms du centre : pour cette deuxième version je me suis inspirée d’une photo du télescope automatique Spacewatch où cet objet apparaît en colori ocre rouge avec une forme ovale et une taille de 700 x 700 x 1050 km. Santa en bleu est un « gros » objet de dimension 2000 x 1500 x 1000 km, composé de glace d’eau. Il est représenté en bas à droite sous l’aphélie de la comète Sweat-Tuttle en colori rose. En bas en colori rose et pourpre apparaît Easter Bunny 2005 FY 9. Cet objet d’un diamètre de 1500 kilomètres est composé de méthane et d’éthane et a une période orbitale de 308 ans.

Au delà de ces cercles apparaissent d’autres cercles et ellipses en jaune clair représentant les orbites des objets détachés déjà plus éloignés du soleil à partir de 45 UA, ainsi que les orbites des premiers objets dispersés en coloris bleu.

Revenons au centre de l’oeuvre où des cercles ou ellipses marron clair symbolisent les orbites des astéroïdes Centaures : entre Jupiter et Saturne la petite orbite marron est celle d’Idalgo. A gauche celle de Damoclès croise l’orbite de Jupiter et s’étend jusqu’à celle d’Uranus. L’orbite de Chiron croise celle de Saturne à gauche et s’étend en bas à droite entre les orbites de Saturne et d’Uranus ; celle de Pholus s’étend en bas à droite et croise l’orbite de Neptune. Hylonome quant à lui se situe sur une orbite entre Uranus et Neptune symbolisée par un petit cercle marron en bas. L’orbite d’Amycus représentée à gauche évolue entre Saturne et au delà de celle de Neptune.

Sont également représentées au centre de l’oeuvre les orbites très allongées des comètes à courte période qui tournent autour du soleil. A gauche vers le haut apparaît l’orbite de la comète de Halley en petits points blancs et bleus symbolisant les traînées de poussières. L’orbite de la comète Sweat-Tuttle s’étend à droite vers le bas en petites poussières blanches et roses. Trois autres orbites de comètes figurent sur la droite en rose en vert et en bleu. Tout en bas à gauche est représentée la comète Wild 2 en colori gris clair (Astronomie Magazine n° 87). J’ai réalisé un « zoom » sur cette comète, car en réalité son orbite est actuellement très proche du soleil et ne pourrait pas être « aperçue » sur cette oeuvre : en effet, Wild 2 est passée à proximité de Jupîter en 1974, sa trajectoire a été déviée et sa période orbitale est passée de 40 ans à 6,4 ans.

J’ai enfin représenté quelques orbites de comètes à longue période : on aperçoit leurs longues traînées de poussières bleues vertes ou roses qui contournent le soleil et s’échappent ensuite au bord de la toile : leur orbites très allongées s’éloignent alors loin du soleil jusqu’au Nuage d’Oort.

Tout en bas à droite apparaît Eris une grosse « boule » claire de 2400 km composée de méthane et d’azote avec une période orbitale de 560 ans (périhélie : 38 UA et aphélie : 97 UA). En haut à droite nous apercevons Sedna : cet objet de 1200 à 1800 km ? possède une surface très rouge composée probablement ? de glaces de méthane et d’azote ?… Sa période orbitale de 10667 ans s’étend donc très loin du soleil avec un aphélie à 893 UA et un périhélie à 76 UA. Il appartient à la famillle des objets détachés et son orbite en jaune clair s’en va bien au delà de cette toile ! Tout en haut à gauche j’ai représenté un autre objet en colori ocre, je l’ai appelé « un inconnu » car il fait partie de la multitude que nous découvrirons dans les années à venir.

Nous commençons tout juste maintenant notre rencontre avec toutes ces merveilles !