Représentation schématique des orbites de six des sept objets transneptuniens extrêmes (ETNO) utilisés pour proposer l'hypothèse de la "Planète Neuf". La courbe rouge en pointillé montre l'orbite de cette planète possible. Crédit :Wikipédia.
Les propriétés dynamiques de ces astéroïdes, observé spectroscopiquement pour la première fois à l'aide du Gran Telescopio CANARIAS, suggèrent une origine commune possible et donnent un indice sur l'existence d'une planète au-delà de Pluton, la soi-disant « Planète Neuf ».
En l'an 2000, le premier d'une nouvelle classe d'objets distants du système solaire a été découvert, en orbite autour du Soleil à une distance supérieure à celle de Neptune :les « objets transneptuniens extrêmes (ETNOs). Leurs orbites sont très éloignées du Soleil par rapport à celle de la Terre. 1 UA soit 150 millions de kilomètres) mais les ETNOs orbitent à plus de 150 UA. Pour donner une idée de leur distance, L'orbite de Pluton est à environ 40 UA et son approche la plus proche du Soleil (périhélie) est à 30 UA. Cette découverte a marqué un tournant dans les études du système solaire, et jusqu'à maintenant, au total, 21 ETNO ont été identifiés.
Récemment, un certain nombre d'études ont suggéré que les paramètres dynamiques des ETNO pourraient être mieux expliqués s'il y avait une ou plusieurs planètes avec des masses plusieurs fois supérieures à celle de la Terre en orbite autour du Soleil à des distances de centaines d'UA. En particulier, en 2016, les chercheurs Brown et Batygin ont utilisé les orbites de sept ETNO pour prédire l'existence d'une "superterre" en orbite autour du soleil à quelque 700 UA. Cette gamme de masses est appelée sous-neptunien. Cette idée est appelée l'hypothèse de la planète neuf et est l'un des sujets d'intérêt actuels de la science planétaire. Cependant, parce que les objets sont si éloignés, la lumière que nous en recevons est très faible et jusqu'à présent le seul des 21 objets transneptuniens observés par spectroscopie était Sedna.
Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en collaboration avec l'Université Complutense de Madrid a fait un pas vers la caractérisation physique de ces corps, et de confirmer ou d'infirmer l'hypothèse de Planet Nine en les étudiant. Les scientifiques ont fait les premières observations spectroscopiques de 2004 VN112 et 2013 RF98, tous deux particulièrement intéressants dynamiquement car leurs orbites sont quasiment identiques et les pôles des orbites sont séparés par un très petit angle. Cela suggère une origine commune, et leurs orbites actuelles pourraient être le résultat d'une interaction passée avec l'hypothétique Planète Neuf. Cette étude, récemment publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , suggère que cette paire d'ETNO était un astéroïde binaire qui s'est séparé après une rencontre avec une planète au-delà de l'orbite de Pluton.
Séquence d'images prises avec le Gran Telescopio CANARIAS (GTC) pour identifier l'un des ETNO étudiés dans cet article, 2013 RF98, où l'on peut voir comment il se déplace pendant quatre nuits consécutives. Au dessous de, droit, spectres visibles obtenus avec le GTC des deux objets 2004 VN112 et 2013 RF98. Les lignes rouges montrent les gradients des spectres. Crédit :Julia de León (IAC).
Pour arriver à ces conclusions, ils ont fait les premières observations spectroscopiques de 2004 VN112 et 2013 RF98 dans le domaine visible. Celles-ci ont été réalisées en collaboration avec les astronomes de soutien Gianluca Lombardi et Ricardo Scarpa, en utilisant le spectrographe OSIRIS sur le Gran Telescopio CANARIAS (GTC), situé dans l'observatoire Roque de los Muchachos (Garafía, La Plama). Il a été difficile d'identifier ces astéroïdes car leur grande distance signifie que leur mouvement apparent dans le ciel est très lent. Puis, ils ont mesuré leurs magnitudes apparentes (leur luminosité vue de la Terre) et ont également recalculé l'orbite de 2013 RF98, qui avait été mal déterminé. Ils ont trouvé cet objet à une distance de plus d'une minute d'arc de la position prédite par les éphémérides. Ces observations ont permis d'améliorer l'orbite calculée, et ont été publiés par le Minor Planet Center (MPEC 2016-U18 :2013 RF98) chargé de l'identification des comètes et des planètes mineures (astéroïdes) ainsi que des mesures de leurs paramètres et positions orbitales.
Le spectre visible peut aussi donner des informations sur leur composition. En mesurant la pente du spectre, peut être déterminé s'ils ont des glaces pures sur leurs surfaces, comme c'est le cas pour Pluton, ainsi que des composés de carbone hautement transformés. Le spectre peut également indiquer la présence éventuelle de silicates amorphes, comme dans les astéroïdes troyens associés à Jupiter. Les valeurs obtenues pour 2004 VN112 et 2013 RF98 sont quasiment identiques et similaires à celles observées photométriquement pour deux autres ETNO, 2000 CR105 et 2012 VP113. Sedna, cependant, le seul de ces objets qui avait été précédemment observé par spectroscopie, montre des valeurs très différentes des autres. Ces cinq objets font partie du groupe de sept utilisé pour tester l'hypothèse de la planète neuf, ce qui suggère que tous devraient avoir une origine commune, à l'exception de Sedna, qui proviendrait de la partie interne du nuage d'Oort.
"Les gradients spectraux similaires observés pour le couple 2004 VN112 - 2013 RF98 suggèrent une origine physique commune", explique Julia de León, le premier auteur de l'article, astrophysicien à l'IAC. "Nous proposons la possibilité qu'ils aient été auparavant un astéroïde binaire qui s'est délié lors d'une rencontre avec un objet plus massif". Pour valider cette hypothèse, l'équipe a effectué des milliers de simulations numériques pour voir comment les pôles des orbites se sépareraient au fil du temps. Les résultats de ces simulations suggèrent qu'une possible planète neuf, avec une masse comprise entre 10 et 20 masses terrestres en orbite autour du Soleil à une distance comprise entre 300 et 600 UA aurait pu dévier le couple 2004 VN112 - 2013 RF98 il y a environ 5 et 10 millions d'années. Cela pourrait expliquer, en principe, comment ces deux astéroïdes, commençant comme une paire en orbite l'une autour de l'autre, se sont progressivement séparés dans leurs orbites parce qu'ils se sont approchés d'un objet beaucoup plus massif à un moment particulier.
