En utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), les astronomes ont révélé des détails extraordinaires sur un membre éloigné de notre système solaire récemment découvert, le corps planétaire 2014 UZ224, plus officieusement connu sous le nom de DeeDee.

A environ trois fois la distance actuelle de Pluton au Soleil, DeeDee est le deuxième objet transneptunien (TNO) connu le plus éloigné avec une orbite confirmée, dépassé seulement par la planète naine Eris. Les astronomes estiment qu'il existe des dizaines de milliers de ces corps glacés dans le système solaire extérieur au-delà de l'orbite de Neptune.

Les nouvelles données ALMA révèlent, pour la première fois, que DeeDee mesure environ 635 kilomètres de diamètre, soit environ les deux tiers du diamètre de la planète naine Cérès, le plus gros membre de notre ceinture d'astéroïdes. A cette taille, DeeDee devrait avoir une masse suffisante pour être sphérique, les critères nécessaires aux astronomes pour la considérer comme une planète naine, bien qu'il n'ait pas encore reçu cette désignation officielle.

"Bien au-delà de Pluton se trouve une région étonnamment riche en corps planétaires. Certains sont assez petits mais d'autres ont des tailles rivalisant avec Pluton, et pourrait peut-être être beaucoup plus grand, " a déclaré David Gerdes, un scientifique de l'Université du Michigan et auteur principal d'un article paru dans le Lettres de revues astrophysiques . "Parce que ces objets sont si lointains et sombres, il est même incroyablement difficile de les détecter, encore moins les étudier en détail. ALMA, cependant, possède des capacités uniques qui nous ont permis d'apprendre des détails passionnants sur ces mondes lointains."

Actuellement, DeeDee est à environ 92 unités astronomiques (UA) du Soleil. Une unité astronomique est la distance moyenne de la Terre au Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. A cette distance énorme, il faut plus de 1 à DeeDee 100 ans pour terminer une orbite. La lumière de DeeDee met près de 13 heures pour atteindre la Terre.

Gerdes et son équipe ont annoncé la découverte de DeeDee à l'automne 2016. Ils l'ont trouvé à l'aide du télescope Blanco de 4 mètres de l'observatoire interaméricain Cerro Tololo au Chili dans le cadre des observations en cours pour le Dark Energy Survey, une étude optique d'environ 12% du ciel qui cherche à comprendre la force encore mystérieuse qui accélère l'expansion de l'univers.

Le Dark Energy Survey produit de vastes trésors d'images astronomiques, qui donnent aux astronomes la possibilité de rechercher également des objets éloignés du système solaire. La recherche initiale, qui comprend près de 15, 000 images, identifié plus de 1,1 milliard d'objets candidats. La grande majorité d'entre elles se sont avérées être des étoiles d'arrière-plan et des galaxies encore plus lointaines. Une petite fraction, cependant, ont été observés se déplacer lentement dans le ciel au cours d'observations successives, le signe révélateur d'un TNO.

Un tel objet a été identifié sur 12 images distinctes. Les astronomes l'ont officieusement surnommé DeeDee, qui est l'abréviation de Distant Dwarf.

Les données optiques du télescope Blanco ont permis aux astronomes de mesurer la distance et les propriétés orbitales de DeeDee, mais ils ont été incapables de déterminer sa taille ou d'autres caractéristiques physiques. Il était possible que DeeDee soit un membre relativement petit de notre système solaire, suffisamment réfléchissant pour être détecté depuis la Terre. Ou, il pourrait être inhabituellement grand et sombre, reflétant seulement une infime partie de la faible lumière du soleil qui l'atteint; les deux scénarios produiraient des données optiques identiques.

Comme ALMA observe le froid, univers sombre, il est capable de détecter la chaleur - sous forme de lumière de longueur d'onde millimétrique - émise naturellement par des objets froids dans l'espace. La signature thermique d'un objet éloigné du système solaire serait directement proportionnelle à sa taille.

"Nous avons calculé que cet objet serait incroyablement froid, seulement environ 30 degrés Kelvin, juste un peu au-dessus du zéro absolu, " dit Gerdes.

Alors que la lumière visible réfléchie par DeeDee est à peu près aussi brillante qu'une bougie vue à mi-chemin de la lune, ALMA a pu rapidement se rendre compte de la signature thermique du corps planétaire et mesurer sa luminosité dans une lumière de longueur d'onde millimétrique.

Cela a permis aux astronomes de déterminer qu'il ne réfléchissait qu'environ 13% de la lumière solaire qui le frappe. C'est à peu près la même réflectivité de la saleté sèche trouvée sur un champ intérieur de baseball.

En comparant ces observations ALMA aux données optiques antérieures, les astronomes disposaient des informations nécessaires pour calculer la taille de l'objet. "ALMA l'a ramassé assez facilement, " a déclaré Gerdes. " Nous avons alors pu résoudre l'ambiguïté que nous avions avec les seules données optiques. "

Des objets comme DeeDee sont des restes cosmiques de la formation du système solaire. Leurs orbites et leurs propriétés physiques révèlent des détails importants sur la formation des planètes, y compris la Terre.

Cette découverte est aussi passionnante car elle montre qu'il est possible de détecter à très lointain, objets se déplaçant lentement dans notre propre système solaire. Les chercheurs notent que ces mêmes techniques pourraient être utilisées pour détecter l'hypothèse de la "Planète Neuf" qui pourrait résider bien au-delà de DeeDee et Eris.

"Il y a encore de nouveaux mondes à découvrir dans notre propre arrière-cour cosmique, " conclut Gerdes. " Le système solaire est un endroit riche et compliqué. "