Notre système solaire est un coin minuscule mais merveilleusement familier du vaste, univers sombre - nous avons même pu faire atterrir des vaisseaux spatiaux sur nos voisins célestes. Pourtant, ses étendues extérieures sont encore remarquablement non cartographiées. Nous avons maintenant découvert 840 petits mondes dans la région lointaine et difficile à explorer au-delà de Neptune. C'est le plus grand ensemble de découvertes jamais fait, augmenter de 50 % le nombre d'objets distants ayant des trajectoires bien connues autour du soleil.

Ces petits mondes glacés sont importants car ils nous aident à raconter l'histoire du système solaire. Ils peuvent également nous aider à tester l'idée qu'il existe une planète encore invisible qui se cache dans le système solaire externe.

Notre système planétaire tel que nous le voyons aujourd'hui n'est pas tel qu'il s'est formé. Quand le soleil était nouveau-né, il était entouré d'un disque massif de matière. Rencontres avec de minuscules, les planètes en croissance - y compris certains des mondes que nous venons de découvrir - ont déplacé les planètes géantes vers l'extérieur du soleil jusqu'à ce qu'elles s'installent dans leurs emplacements actuels. Les planètes en croissance, d'autre part, est allé partout, diffusion à la fois vers l'intérieur et vers l'extérieur.

La migration planétaire s'est également produite dans des systèmes lointains autour de nombreuses autres étoiles. Heureusement, les corps célestes de notre propre système planétaire sont relativement proches, ce qui en fait le seul endroit où nous pouvons voir les détails complexes de la façon dont la migration s'est produite. Cartographier les populations de planètes mineures qui restent du disque nous permet de reconstituer l'histoire de la façon dont les grandes planètes ont été mises en place.

Cartographier le ciel

Les nouvelles découvertes ont été faites dans le cadre d'un projet de cinq ans appelé Outer Solar System Origins Survey (OSSOS). Les constats, réalisé en 2013-2017, utilisé la caméra d'imagerie de l'un des plus grands télescopes du monde – le télescope Canada-France-Hawaii sur Maunakea à Hawaï. L'enquête s'est avérée faible, points de lumière se déplaçant lentement dans huit grandes zones de ciel près du plan des planètes et loin des champs d'étoiles denses de la Voie lactée.

Avec 840 découvertes faites à des distances comprises entre six et 83 unités astronomiques (au) - une de ces unités est la distance entre le soleil et la Terre - l'enquête nous donne un très bon aperçu des nombreuses sortes d'orbites de ces "objets trans-neptuniens" ont.

Les enquêtes précédentes ont souffert de la perte de certaines de leurs découvertes lointaines - lorsque trop peu d'observations se produisent, la trajectoire prédite d'une planète mineure dans le ciel sera si incertaine qu'un télescope ne pourra plus la repérer, et il est considéré comme "perdu". Cela arrive plus aux objets avec des orbites très inclinées et allongées, produisant un biais dans ce que l'on sait actuellement sur ces populations.

Notre nouvelle enquête a suivi avec succès toutes ses découvertes lointaines. Les instantanés fréquents que nous avons faits des 840 objets pendant plusieurs années ont permis de déterminer très précisément l'orbite de chaque petit monde. Au total, plus de 37, 000 mesures vérifiées à la main des centaines de découvertes épinglées avec précision leurs arcs à travers le ciel.

Nous avons également créé un logiciel d'accompagnement "simulateur" (un modèle informatique), qui fournit un outil puissant pour tester l'inventaire et l'histoire de notre système solaire. Cela permet aux théoriciens de tester leurs modèles sur la façon dont le système solaire a pris la forme que nous voyons aujourd'hui, en les comparant avec nos vraies découvertes.

De nouveaux mondes étranges

Les nouveaux objets glacés et rocheux se répartissent en deux groupes principaux. L'un comprend ceux qui résident sur des orbites arrondies dans la ceinture de Kuiper, qui s'étend de 37au à environ 50au du soleil. L'autre se compose de mondes qui orbitent dans une danse prudente d'évitement avec Neptune alors qu'il voyage autour du soleil. Ces objets transneptuniens "résonnants", qui incluent Pluton, ont été poussés dans leurs orbites allongées actuelles pendant la migration de Neptune vers l'extérieur.

Dans la ceinture de Kuiper, nous avons trouvé 436 petits mondes. Leurs orbites confirment qu'un "noyau" concentré de la population se niche sur des surfaces presque parfaitement rondes, orbites plates à 43 à 45au. Ces orbites calmes n'ont peut-être pas été perturbées depuis l'aube du système solaire, une fraction restante du disque d'origine. Bientôt, nous verrons de près un membre de ce groupe :la sonde New Horizons, qui a visité Pluton en 2015, survolera un monde de la taille de Londres le jour du Nouvel An 2019.

Nous avons trouvé 313 objets transneptuniens résonants, avec l'enquête montrant qu'ils existent jusqu'à un incroyable 130au - et sont beaucoup plus abondants qu'on ne le pensait auparavant. Parmi ces découvertes figure la planète naine 2015 RR245, qui est environ la moitié de la taille de la Grande-Bretagne. Il a peut-être sauté sur son orbite actuelle à 82au après une rencontre avec Neptune il y a des centaines de millions d'années. C'était autrefois parmi les 90, 000 objets épars de plus petite taille que nous estimons existent actuellement.

Y a-t-il plus de planètes ?

Parmi les découvertes les plus insolites figurent neuf petits mondes sur des orbites incroyablement lointaines, ne s'approchant jamais plus du soleil que l'orbite de Neptune, et en prenant jusqu'à 20, 000 ans pour voyager autour de notre étoile. Leur existence implique une population invisible de centaines de milliers d'objets transneptuniens sur des orbites similaires.

Comment ces objets se sont retrouvés sur leurs chemins actuels n'est pas clair - une orbite si loin que, même à leur plus proche approche, ils sont à peine tirés par la gravité de Neptune. Une explication avancée est qu'une grande planète encore invisible, parfois appelée "Planète Neuf", pourrait les amener à se regrouper dans l'espace. Cependant, nos neuf planètes mineures semblent toutes s'étaler en douceur, plutôt que de se regrouper. Peut-être que la conduite d'une si grande planète est plus subtile - ou ces orbites se sont plutôt formées d'une manière différente.

L'histoire de notre système solaire commence tout juste à être racontée. Nous espérons que cette nouvelle série de découvertes aidera à reconstituer l'histoire.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.