La NASA cherche l’origine de la planète naine « bizarre » à rotation rapide Haumea
Les origines d’une planète naine qui se cache à la périphérie du système solaire et qui est devenue l’un de ses objets les plus étranges ont peut-être été révélées par des scientifiques de la NASA.
Haumea est à peu près de la taille d’une autre planète naine Pluton et se situe dans le Ceinture de Kuiper, une collection de débris glacés et de corps cométaires au-delà de l’orbite de Neptune – le système solairela planète la plus éloignée.
Haumea est remarquable car il tourne plus vite que tout autre objet du système solaire de taille similaire, effectuant une rotation autour de son axe – ou un «jour» – en seulement quatre heures.
Cette rotation rapide a conduit Haumea à développer une forme qui ressemble à un ballon de football dégonflé plutôt qu’à une sphère. Cependant, sa forme n’est pas la seule chose inhabituelle à propos de cette planète naine.
Un étrange mystère de glace
Haumea a également une surface qui est principalement constitué d’une sorte de glace d’eau contrairement à la plupart des autres corps de la ceinture de Kuiper.
Cette surface de glace d’eau est partagée par certains des frères et sœurs d’Haumea qui semblent également partager la même orbite que le planète naine. Cela a conduit les scientifiques à conclure que Haumea et ces corps glacés partagent la même origine et qu’ils forment la seule « famille » d’objets apparentés trouvés dans la ceinture de Kuiper – la « famille Haumean ».
À l’aide de simulations informatiques, les scientifiques de la NASA, y compris Centre de vol spatial Goddard à Greenbelt, Maryland, l’étudiante post-doctorale Jessica Noviello a enquêté sur la question « Comment quelque chose d’aussi étrange que Haumea et sa famille est-il arrivé? »
Des simulations informatiques sont nécessaires pour y parvenir car la planète naine est trop éloignée pour être mesurée avec précision à l’aide d’un télescope terrestre, et Haumea n’a pas encore été visitée par une mission spatiale.
Ces simulations ont permis à l’équipe de « démonter » Haumea, puis de le reconstruire à partir de zéro. L’objectif était de comprendre les processus chimiques et physiques qui ont façonné la planète naine.
« Expliquer ce qui est arrivé à Haumea nous oblige à mettre des limites de temps sur toutes ces choses qui se sont produites lorsque le système solaire s’est formé, donc il commence à tout connecter à travers le système solaire », membre de l’équipe et Arizona State University à Tempe, professeur d’astrophysique , a déclaré Steve Desch dans un déclaration. « Il y a beaucoup de parties étranges et ‘gee whiz’ à Haumea, et essayer de les expliquer toutes en même temps a été un défi. »
Le modèle développé par l’équipe a commencé avec l’entrée de seulement trois éléments de données sur Haumea ; sa taille estimée, sa masse estimée et sa courte « journée » de quatre heures.
Cela a fourni une prédiction révisée de la taille et de la masse de la planète naine, ainsi que de sa densité. Il a également fourni une prédiction de la taille et de la densité du noyau de Haumea.
En utilisant ces informations, Noviello a pu déterminer comment la masse de la planète naine est distribuée et comment cette distribution a influencé sa rotation. À partir de là, le chercheur s’est mis à simuler des milliards d’années d’évolution pour Haumea à la recherche du bon ensemble de caractéristiques qui aboutiraient à la planète naine que les astronomes observent aujourd’hui.
« Nous voulions comprendre fondamentalement Haumea avant de remonter dans le temps », a déclaré Noviello.
Valeurs de la famille Haumea
L’équipe a supposé que le bébé Haumea était environ 3% plus grand que sa taille actuelle, cette différence expliquant la création de ses frères et sœurs de la ceinture de Kuiper.
Les scientifiques ont également supposé que la jeune planète naine tournait à une vitesse différente et que son volume était plus important qu’aujourd’hui.
La modification des caractéristiques d’Haumea dans les modèles qu’ils ont développés a permis à l’équipe d’exécuter des dizaines de simulations montrant comment de petits changements comme l’augmentation ou la diminution de la taille de la planète naine ont changé son évolution.
Arriver à un modèle qui a fourni un Haumea simulé, tout comme les astronomes observent aujourd’hui, a indiqué à l’équipe qu’ils avaient trouvé les bonnes caractéristiques précoces et le chemin évolutif actuel de la planète naine de la ceinture de Kuiper.
La modélisation de Noviello et de ses collègues a révélé que dans ses premières années et à une époque du système solaire marquée par des conditions chaotiques, Haumea est entré en collision avec un autre corps dans un impact puissant.
Cela a abouti à des morceaux se détachant du jeune Haumea, mais ces fragments ne sont pas devenus les objets de la famille Haumean. En effet, un impact aussi important aurait projeté les pièces sur des orbites beaucoup plus dispersées que celles possédées par les corps de la famille hauméenne.
Desch a déclaré que les objets qui composent la famille hauméenne se seraient probablement formés plus tard dans l’existence de la planète naine au fur et à mesure que sa structure se développait. Dans cette dernière période de son évolution, des matériaux rocheux denses coulaient vers le centre de la planète naine tandis que de la glace de densité plus légère montait à sa surface.
« Lorsque vous concentrez toute la masse vers l’axe, cela diminue le moment d’inertie, donc Haumea a fini par tourner encore plus vite qu’aujourd’hui », a déclaré Desch. Cela se traduirait par des vitesses de rotation suffisamment rapides pour rejeter la glace de surface qui est devenue la famille Haumean.
Ce moment d’inertie aurait encore augmenté, diminuant la vitesse de rotation de la planète naine en raison de la radioactivité des roches de la glace de surface en fusion d’Haumea. Cette eau imbibée au centre de la planète naine a fait gonfler le matériau rocheux en un noyau d’argile large mais moins dense.
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans le Planetary Science Journal le 29 septembre.
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