« Ceinture de Kuiper » : différence entre les versions

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[[Image:Outersolarsystem objectpositions labels comp.png|thumb|Les objets connus dans la ceinture de Kuiper, dérivée de données du ''[[Minor Planet Center]]''. Les objets de la ceinture de Kuiper principale sont en vert et les objets épars en orange. Les quatre planètes externes sont en bleu ; les [[Astéroïde troyen|astéroïdes troyens]] de [[Neptune (planète)|Neptune]] en jaune, ceux de [[Jupiter (planète)|Jupiter]] en rose. L'échelle est en [[Unité astronomique|unités astronomiques]].]]
[[Image:Kuiper oort (french).jpg|thumb|450px|Vue d'artiste de la ceinture de Kuiper et du [[nuage de Oort]].]]
La '''ceinture de Kuiper''' est une zone du [[système solaire]] s'étendant au-delà de l'orbite de [[Neptune (planète)|Neptune]], entre 30 et 50 [[unité astronomique|unités astronomiques]] (UA)<ref>{{Périodique
| titre=Collisional Erosion in the Primordial Edgeworth-Kuiper Belt and the Generation of the 30–50 AU Kuiper Gap
| auteur=S. A. Stern
| revue=Astrophysical Journal
| date=1997
| vol=490
| pages=879
| doi=10.1086/304912
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. Cette zone en forme d'anneau est similaire à la [[ceinture d'astéroïdes]], mais plus étendue, 20 fois plus large et de 20 à 200 fois plus massive<ref name="beyond">{{Périodique
| titre=The Solar System Beyond The Planets
| auteur=A. Delsanti, D. Jewitt
| revue=Astronomical Journal
| date=1995
| vol=109
| pages=1867-1876
| doi=10.1007/3-540-37683-6_11
| texte=http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/papers/2006/DJ06.pdf
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref><sup>, </sup><ref>{{Périodique
| auteur=G. A. Krasinsky, E. V. Pitjeva, M. V. Vasilyev, E. I. Yagudina
| titre=Hidden Mass in the Asteroid Belt
| journal=Icarus
| vol=158
| issue=1
| pages=98–105
| date=juillet 2002
| doi=10.1006/icar.2002.6837
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. Comme la ceinture d'astéroïdes, elle est principalement composée de [[Petit corps du système solaire|petits corps]], restes de la formation du système solaire, et d'au moins une [[planète naine]], [[Pluton (planète naine)|Pluton]]. En revanche, si la ceinture d'astéroïde est principalement composées de corps rocheux et métaliques, les objets de la ceinture de Kuiper sont largement constitués de composés volatiles glacés comme le [[méthane]], l'[[ammoniac]] ou l'[[eau]].


Depuis la découverte du premier objet en 1992, le nombre d'objets découverts dans la ceinture de Kuiper a dépassé le millier et on pense qu'elle contient plus de {{formatnum:70000}} corps de plus de {{Unité|100|km}} de diamètre<ref>{{Lien web
La '''ceinture de Kuiper''' est une zone du [[système solaire]] s'étendant au-delà
| url=http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/kb.html
de l'orbite de [[Neptune (planète)|Neptune]], entre 30 et 50 [[unité astronomique|unités astronomiques]].
| titre=Kuiper Belt Page
Cette zone, en forme d'anneau, est sans doute composée de plus de 35&nbsp;000 objets de plus de
| auteur=D. Jewitt
100 km de diamètre, essentiellement situés dans le plan de l'[[écliptique]].
| consulté le=20 octobre 2007
Sa [[masse]] totale est donc plusieurs centaines de fois supérieure à celle de
}}</ref>. Elle serait le principal réservoir des [[Comète périodique|comètes périodiques]] dont la période de révolution est inférieure à 200 ans. On pense que les [[Centaure (planétoïde)|centaures]] en sont également originaires, ainsi que les [[Objet épars|objets épars]]. [[Triton (lune)|Triton]], le satellite de Neptune pourrait être un objet de la ceinture de Kuiper capturé<ref>{{Périodique
la [[ceinture d'astéroïdes|ceinture principale]] d'[[astéroïde]]s située entre
| titre=Neptune's capture of its moon Triton in a binary-planet gravitational encounter
[[Mars (planète)|Mars]] et [[Jupiter (planète)|Jupiter]].
| auteur=C. B. Agnor, D. P. Hamilton
| revue=Nature
| vol=441
| pages=192-194
| date=11 mai 2006
| doi=10.1038/nature04792
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. [[Pluton (planète naine)|Pluton]] est le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper.


La ceinture de Kuiper ne doit pas être confondue avec le [[nuage d'Oort]], objet encore théorique et supposé être mille fois plus distant. Les objets de la ceinture de Kuiper, ainsi que les objets épars et tout membre potentil des nuages de [[Nuage de Hills|Hills]] et d'Oort, sont collectivement nommés [[Objet transneptunien|objets transneptuniens]]<ref>{{Lien web
Il s'agit certainement des ultimes vestiges du [[Nébuleuse solaire|disque d'accrétion à l'origine du système solaire]].
| url=http://www.astrosurf.com/aude/map/us/AstFamilies2004-05-20.htm
Les parties denses, à l'intérieur du disque, se sont condensées sous forme de [[planète]]s,
| titre=Description of the system of asteroids as of May 20, 2004
alors que le bord externe, plus diffus, a produit un grand nombre de petits objets.
| auteur=Gérard Faure
| date=2004
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>.


== Terminologie ==
Un écrivain irlandais, astronome amateur, [[Kenneth E. Edgeworth]] avait publié des arguments similaires à ceux de Kuiper en [[1943]] et [[1949]]. La ceinture est donc aussi quelquefois appelée '''ceinture d'Edgeworth-Kuiper''' en reconnaissance de sa contribution.
La ceinture de Kuiper porte le nom de l'astronome néerlando-américain [[Gerard Kuiper]]. Som nom se prononce {{API|/ˈkaɪpɚ/}} en [[anglais]] et {{API|/kœypəʁ/}} en [[néerlandais]]<ref>{{Lien web
| url=http://homepage.mac.com/schuffelen/dureq.html
| titre=Dutch requests
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. Un écrivain irlandais, astronome amateur, [[Kenneth E. Edgeworth]] avait publié des arguments similaires à ceux de Kuiper en [[1943]] et [[1949]]{{ref nec}}. La ceinture est donc aussi quelquefois appelée '''ceinture d'Edgeworth-Kuiper''' en reconnaissance de sa contribution. Cependant, il existe une controverse sur la pertinence de ces crédits et sur la ressemblance entre ce que Kuiper ou Edgeworth ont décrit et ce qui est actuellement observé{{ref nec}}. Le terme d'« [[objet transneptunien]] » est recommandé par plusieurs groupes scientifiques car il est moins sujet à la controverse{{ref nec}} ; cependant, il ne s'agit pas d'un synomyme, puisqu'il englobe tous les objets orbitant le Soleil au-delà de l'orbite de Neptune.


Selon le ''[[Minor Planet Center]]'', qui catalogue de façon officielle tous les objets transneptuniens, un objet de la ceinture de Kuiper est strictement un objet orbitant exclusivement à l'intérieur de la région définie comme la ceinture de Kuiper, quelle que soit sont origine et sa composition<ref name=scattered>{{Lien web
==Découverte==
| url=http://cfa-www.harvard.edu/iau/lists/Centaurs.html
| titre=List Of Centaurs and Scattered-Disk Objects
| éditeur=IAU: Minor Planet Center
| consulté le=5 novembre 2007
}}</ref>. Certains scientifiques utilise le terme « objet de la ceinture de Kuiper » pour n'importe quel planétoïde supposé s'être formé dans cette zone, même si son orbite a été perturbée par la suite, comme les objets épars, et les nomment « objets épars de la ceinture de Kuiper » <ref>{{Lien web
| date=2005
| auteur=D. Jewitt
| titre=The 1000 km Scale KBOs
| éditeur=Université de Hawaii
| url=http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/kb/big_kbo.html
| consulté le=5 novembre 2007
}}</ref>. En 2007, Un consensus n'était pas atteint parmi les astronomes sur une définition précise de ce qu'est un objet de la ceinture de Kuiper.


En abrégé, les objets de la ceinture de Kuiper sont notés KBO (de l'anglais ''Kuiper belt objects''), ou encore EKBO (''Edgeworth-Kuiper belt objets'') ou éventuellement TNO (''trans-neptunian objects'').
En [[1992]] un corps céleste, nommé {{PM1|(15760) 1992 QB|1}} est découvert au-delà des orbites de [[Pluton (planète naine)|Pluton]] et [[Neptune (planète)|Neptune]]. Dans les années suivantes on en découvrit plusieurs centaines d'autres.


== Structure ==
Ces objets sont un échantillon de la ceinture de Kuiper nommée ainsi en l'honneur de l'astronome
[[Gerard Kuiper]], le premier à en postuler l'existence dès [[1951]]. Il l'avait alors décrite comme la source des [[comète]]s à courte [[période de révolution]] (celles qui tournent autour du Soleil en moins de 200 ans).


=== Généralités ===
En effet les comètes perdent une partie de leur masse à chaque cycle, elles ont donc une durée de vie limitée. Par exemple la [[comète de Halley]],
[[Image:Kuiper oort (french).jpg|thumb|Vue d'artiste de la ceinture de Kuiper et du [[nuage d'Oort]].]]
qui consomme un dix millième de sa masse à chaque révolution, a une durée de vie estimée de 500 000 ans, bien inférieure à l'âge du [[système solaire]].
Au plus large, en incluant les régions externes, la ceinture de Kuiper s'étend entre 30 et 55 UA. Cependant, le gros de la ceinture s'étendrait entre la [[résonance orbitale]] 2:3 avec Neptune à {{Unité|39.5|UA}} et la résonance 1:2 vers {{Unité|48|UA}}. Elle est assez épaisse, la concentration principale s'étendant jusqu'à 10° de chaque côté du plan de l'[[écliptique]] et une distribution diffuse d'objets plusieurs fois plus loin. Au final, elle ressemble plus à un [[tore]] qu'à une ceinture<ref>{{Périodique
| titre=Discovering the Edge of the Solar System
| auteur=C. A. Trujillo
| revue=American Scientist
| vol=91
| no=5
| pages=424
| date=septembre-octobre 2003
| doi=10.1511/2003.5.424
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. Sa position moyenne est inclinée de {{formatnum:1.86}}° par rapport à l'écliptique<ref>{{Périodique
| titre=The Plane of the Kuiper Belt
| auteur=M. E. Brown, M. Pan
| revue=The Astronomical Journal
| vol=127
| issue=4
| pages=2418-2423
| date=avril 2004
| doi=10.1086/382515
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>.


Le présence de [[Neptune (planète)|Neptune]] a eu un effet important sur la ceinture de Kuiper du fait des [[Résonance orbitale|résonances orbitales]]. À long terme, l'influence gravitationnelle de Neptune déstabilise les orbites de tout objet se trouvant dans certaines régions, soit en les envoyant vers le système solaire interne, soit vers le [[Objet épars|disque épars]] ou l'espace interstellaire. La ceinture de Kuiper possède des lacunes prononcées dans sa structure, de façon analoque aux [[Lacune de Kirkwood|lacunes de Kirkwood]] de la [[ceinture d'astéroïdes]]. Entre 40 et {{Unité|42|UA}}, par exemple, aucun objet de peut conserver une orbite stable pendant toute l'histoire du système solaire et ceux qu'on y observe actuellement ont migré récemment<ref>{{Périodique
Depuis les travaux de [[Jan Oort]] en [[1950]], on pense que les comètes à longue période de révolution proviennent d'une zone extrêmement éloignée du
| titre=Large Scattered Planetesimals and the Excitation of the Small Body Belts
soleil nommée [[Nuage d'Oort]]. Cette zone serait si lointaine que l'influence du soleil y est minime, la simple gravité d'une étoile passant à proximité pouvant suffire à perturber l'orbite des corpuscules qui le composent et éventuellement les transformer en comètes à longue période.
| auteur=J.-M. Petit, A. Morbidelli, G. B. Valsecchi
| revue=Icarus
| vol=141
| pages=367-387
| date=octobre 1999
| doi=10.1006/icar.1999.6166
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>.


=== Ceinture classique ===
On supposait donc que les comètes à courte période étaient d'anciennes comètes à longue période dont la trajectoire avait été modifiée par l'action des planètes. Cette hypothèse n'expliquait cependant pas pourquoi les comètes à courte période avaient presque toutes une trajectoire dans le plan de l'[[écliptique]] alors que les comètes à longue période entrent dans le système solaire avec des angles quelconques.
{{Article détaillé|Cubewano}}
[[Image:TheKuiperBelt classes.PNG|thumb|Classification des orbites à l'intérieur de la ceinture de Kuiper (schématisation selon les [[Demi-grand axe|demi-grands axes]] des objets).]]
Entre 42 et {{Unité|48|UA}}, l'influence gravitationnelle de Neptune est négligeable et les objets peuvent exister sans que leur orbite soit modifiée. Cette région est désignée comme la ceinture de Kuiper classique (en anglais, ''classical Kuiper belt objects'', abrégé en CKBOs) et ses membres comprennent les deux-tiers des objets de la ceinture de Kuiper à avoir été observés (en 2007)<ref>{{Lien web
| url=http://www.gsmt.noao.edu/gsmt_swg/SWG_Apr03/The_Kuiper_Belt.pdf
| titre=The Kuiper Belt
| auteur=J. Lunine
| date=2003
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref><sup>, </sup><ref>{{Lien web
| url=http://www.ifa.hawaii.edu/~jewitt/kb/kb-classical.html
| titre=Classical Kuiper Belt objects (CKBOs)
| auteur=D. Jewitt
| date=2000
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. Le premier KBO observé, [[(15760) 1992 QB1|1992 QB<sub>1</sub>]], est considéré comme le prototype de ce groupe et les CKBOs sont souvent appelés « [[cubewano]]s » (d'après la prononciation anglaise de QB1)<ref>{{Périodique
| titre=Cubewano
| auteur=P. Murdin
| revue=Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics
| date=2001
| doi=10.1888/0333750888/5403
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref><sup>, </sup><ref>{{Périodique
| titre=The Deep Ecliptic Survey: A Search for Kuiper Belt Objects and Centaurs. II. Dynamical Classification, the Kuiper Belt Plane, and the Core Population
| auteur=J. L. Elliot, S. D. Kern, K. B. Clancy, A. A. S. Gulbis, R. L. Millis, M. W. Buie, L. H. Wasserman, E. I. Chiang, A. B. Jordan, D. E. Trilling et K. J. Meech
| revue=The Astronomical Journal
| vol=129
| issue=2
| pages=1117-1162
| date=février 2005
| doi=10.1086/427395
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>.


Parmi les cubewanos, on peut citer [[(50000) Quaoar|Quaoar]] (le plus gros connu, avec environ {{Unité|1280|km}} de diamètre), [[(28978) Ixion|Ixion]] ou [[(47171) 1999 TC36|1999 TC<sub>36</sub>]] (qui possède un satellite).
En [[1970]], [[Paul Joss]] calcula que le mécanisme de modification de l'orbite d'une comète par une planète du système solaire est hautement improbable. Ces calculs seront confirmés par les simulations de [[Martin Duncan]] et [[Scott Tremaine]] en [[1988]]. Pour ces astrophysiciens, cela revient à confirmer la théorie de Kuiper, qui postulait que les comètes à courte période viennent d'un anneau situé dans le système solaire externe. Notons que cela ne contredit en rien l'existence constatée des familles de comètes à courte période : les planètes géantes (surtout [[Jupiter (planète)|Jupiter]]) capturent bel et bien des comètes - ce n'est que leur provenance qui est affectée.


La ceinture de Kuiper classique semble être un composite de deux populations distinctes. La première, nommée population « dynamiquement froide », possède des orbites presque circulaires avec une [[Excentricité orbitale|excentricité]] inférieure à {{formatnum:0.1}} et une [[inclinaison]] inférieure à 10°, similairement aux planètes. La deuxième, « dynamiquement chaude », possède des orbites nettement plus inclinées sur l'écliptique, jusqu'à 30°. Ces deux populations furent nommées ainsi non pas à cause de leur température, mais par analogie avec les particules d'un gaz dont la vitesse relative s'accroît avec la température<ref>{{Périodique
Depuis la découverte de {{PM1|(15760) 1992 QB|1}}, premier objet observé dans la ceinture de Kuiper, il est admis que les comètes à courte période proviennent de l'érosion progressive de cette ceinture par [[Neptune (planète)|Neptune]].
| titre=The formation of the Kuiper belt by the outward transport of bodies during Neptune's migration
| auteur=H. F. Levison, A. Morbidelli
| revue=Nature
| vol=426
| pages=419-421
| date=27 novembre 2003
| texte=http://www.obs-nice.fr/morby/stuff/NATURE.pdf
| doi=10.1038/nature02120
| consulté le=20 octobre 2007
}}</ref>. Les deux populations possèdent des compositions différentes ; la population froide est nettement plus rouge que la chaude, suggérant une origine distincte. La population chaude se serait formée près de Jupiter et aurait été éjectée par les géantes gazeuses. La population froide se serait formée plus ou moins à son emplacement actuel, bien qu'elle ait pu être ensuite rejetée vers l'exterieur par Neptune lors de sa migration<ref name=beyond /><sup>, </sup><ref>{{Lien arXiv
| title=Origin and dynamical evolution of comets and their reservoirs
| author=A. Morbidelli
| work=Observatoire de la Côte d'Azur, Nice, France
| year=2006
| version=9 décembre 2005
| eprint=astro-ph/0512256
}}</ref>.


=== Résonances ===
Enfin, la découverte de la ceinture a sans doute marqué la fin de la recherche de la [[planète X]], censée suivre la neuvième planète [[Pluton (planète naine)|Pluton]] (reclassée en août 2006 au rang de planète naine). La présence de la ceinture explique à elle seule les anomalies orbitales de [[Neptune (planète)|Neptune]] et d'[[Uranus (planète)|Uranus]]. De plus le mécanisme de formation de la ceinture semble incompatible avec la concentration de matière nécessaire à la formation d'une planète.
{{Article principal|Plutino}}
[[Image:TheKuiperBelt 75AU All.svg|thumb|Distribution des orbites des [[cubewano]]s (en bleu), [[plutino]]s (en rouge) et [[Objet épars|objets épars]] proches (en gris). Le diagramme indique l'inclinaison d'un objet en fonction de son demi-grand axe ; la taille de chaque cercle illustre la taille relative d'un objet par rapport aux autres.]]
De nombreux objets de la ceinture de Kuiper sont en [[résonance orbitale]] avec [[Neptune (planète)|Neptune]] ; le rapport de leur [[période orbitale]] avec celle de Neptune est une [[fraction entière]]. On connait plus de 200 objets en résonance 2:3 (c'est à dire qu'ils effectuent exactement 2 révolution autour du Soleil quand Neptune en fait 3)<ref>{{Lien web
| url=http://www.cfa.harvard.edu/iau/lists/TNOs.html
| titre=List of Transneptunian Objects
| éditeur=Minor Planet Center
| consulté le=30 octobre 2007
}}</ref>, dont [[Pluton (planète naine)|Pluton]]. Les membres de cette famille portent le nom de [[plutino]]s. Parmi les membres les plus grands, on trouve [[(90482) Orcus|Orcus]] et [[(28978) Ixion|Ixion]] qui font un peu plus de la moitié de la taille de Pluton<ref>{{Lien web
| url=http://ixion.eightplanets.net/
| titre=Ixion
| éditeur=eightplanets.net
| consulté le=30 octobre 2007
}}</ref><sup>, </sup><ref name=albedo>{{Lien arXiv
| title=Physical Properties of Kuiper Belt and Centaur Objects: Constraints from Spitzer Space Telescope
| author=J. Stansberry, W. Grundy, M. Brown, D. Cruikshank, J. Spencer, D. Trilling, J.-L. Margot
| year=2007
| eprint=astro-ph/0702538v1
| version=20 fevrier 2007
}}</ref>. Les plutinos possèdent une [[Excentricité orbitale|excentricité]] élevée, ce qui suggèrent qu'il n'occupent pas leur orbite initiale mais furent déplacés lors de la migration de Neptune<ref name=trojan>{{Périodique
| auteur=E. I. Chiang, A. B. Jordan, R. L. Millis, M. W. Buie, L. H. Wasserman, J. L. Elliot, S. D. Kern, D. E. Trilling, K. J. Meech, and R. M. Wagner
| titre=Resonance occupation in the Kuiper belt: case examples of the 5:2 and trojan resonances
| journal=The Astronomical Journal
| vol=126
| issue=1
| pages=430-443
| date=07/2003
| doi=10.1086/375207
}}</ref>. Leur demi-grand axe typique est égal à environ {{Unité|39.4|UA}}.


La résonance 1:2 (dont les objets parcourent une demi-orbite pour chacune de Neptune) correspond à des demi-grand axes d'environ {{Unité|47.7|UA}} et est peu peuplée<ref>{{Lien web
==Classification des objets==
| url=http://www.johnstonsarchive.net/astro/tnos.html
| titre=Trans-Neptunian Objects
| auteur=Wm. Robert Johnston
| date=1{{er}} octobre 2007
| consulté le=28 octobre 2007
}}</ref>. Les objets qui la peuplent sont parfois appelés [[twotino]]s. D'autres résonances mineures existent à 3:4, 3:5, 4:7 et 2:5<ref name="Davies" />. En outre, Neptune possède un certain nombre de [[Astéroïde troyens|troyens]] qui occupent ses [[Point de Lagrange|points de Lagrange]] L<sub>4</sub> and L<sub>5</sub>, des régions gravitationnellement stables en avance et en retard sur son orbite, et qui sont parfois décrits comme étant en résonance 1:1. L'orbite de ces troyens sont remarquablement stables et il est improbable qu'ils furent capturés par Neptune, mais qu'ils se sont formés en même temps<ref name=trojan />.


Il existe une absence relative d'objets possédant un demi-grand axe inférieur à {{Unité|39|UA}}, absence qui ne peut pas être expliquée par les résonances actuelles. L'hypothèse couramment acceptée suppose que lors de la migration de Neptune, des résonances orbitales instables parcoururent cette zone dont les objets furent éjectés<ref name="Davies" />.
Les objets de la ceinture de Kuiper sont notés KBO (de l'anglais ''Kuiper belt objects'') ou parfois TNO (''trans-neptunian objects'', [[objet transneptunien|objets transneptuniens]]).


=== Limites ===
En [[2004]], on en connaissait déjà près de 800, classés en plusieurs types :
[[Image:Semimajorhistogramofkbos.jpg|thumb|Histogramme du nombre d'objets de la ceinture de Kuiper connus en fonction de leur demi-grand axe.]]
La résonance 1:2 semble être une limite à la ceinture de Kuiper, au-delà de laquelle peu d'objets sont connus. On ignore s'il s'agit du bord extérieur de la ceinture classique ou juste le début d'une lacune très large. Des objets ont été découverts à la résonance 2:5, vers {{Unité|55|UA}}, très en dehors de la ceinture classique ; cependant, les prédictions d'un grand nombre d'objets situés entre ces résonances n'ont pas été confirmées par l'observation<ref name=trojan />.


Historiquement, les premiers modèles de la ceinture de Kuiper suggéraient que le nombre de grands objets diminuerait d'un facteur deux au-delà de {{Unité|50|UA}}<ref name="Brown 1999">{{Périodique
*Les objets « classiques » (en anglais ''classical Kuiper belt objects'', ou CKBOs) appelés [[cubewano]]s, dont [[(28978) Ixion]], {{PM1|(47171) 1999 TC|36}} (qui possède un compagnon) et [[(50000) Quaoar]] (le plus gros connu, avec environ 1 280 km de diamètre)
| auteur=E. I. Chiang, M. E. Brown
*Les [[plutino]]s (en anglais ''plutinos Kuiper belt objects'' ou PKBOs), objets en [[résonance]] 2:3 avec [[Neptune (planète)|Neptune]], dont [[Pluton (planète naine)|Pluton]] est le plus gros représentant
| titre=Keck pencil-beam survey for faint Kuiper belt objects
*Les objets dans d'autres résonances que les plutinos : 1:2, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 ou 4:7
| journal=The Astronomical Journal
*Les [[Objet épars|objets épars]] (en anglais ''scattered Kuiper belt objects'', SKBOs, ou ''scattered disk objects'', SDOs), qui ont une orbite très excentrique, avec un rayon minimal proche du bord interne de la ceinture. Il est probable que les orbites de ces objets ont été perturbées, sans qu'on puisse dire par quel objet. Depuis [[1999]], on connaît suffisamment d'objets de ce type pour pouvoir parler d'une classe d'objets distincts des plutinos et des « classiques ». Quelques représentants de cette famille : {{PM1|(15874) 1996 TL|66}} et [[(136199) Éris]], qui est, avec ses quelques 2500km de diamètre, le plus gros objet transneptunien connu à ce jour.
| vol=118
*Enfin, un certain nombre d'objets qui n'entrent dans aucune de ces catégories.
| issue=3
Hormis les comètes, d'autres objets du système solaire proviennent sans doute de cette région. On estime ainsi qu'il est probable qu'un groupe d'astéroïdes particulier, les [[centaure (planétoïde)|centaure]]s, soit originaire de la ceinture de Kuiper. L'un d'eux, [[(2060) Chiron]], est d'ailleurs une comète active. (il a donc la particularité d'être classé à la fois comme comète et comme astéroïde)
| pages=1411-1422
| date=septembre 1999
| doi=10.1086/301005
}} {{Arxiv|astro-ph/9905292}}</ref> et cette chute brutale, connue comme la « falaise de Kuiper », fut complètement inatendue et, à ce jour, inexpliquée.


Selon [[Alan Stern]] du ''[[Southwest Research Institute]]'', la cause pourrait en être l'interaction gravitationnelle d'un grand objet planétaire inconnu, de la taille de Mars ou de la Terre<ref>{{Lien web
==Résonance avec Neptune==
| titre=13 Things that do not make sense
| auteur=Michael Brooks
| éditeur=NewScientistSpace.com
| url=http://space.newscientist.com/article.ns?id=mg18524911.600
| date=2007
| consulté le=2007-06-23
}}</ref>. Bernstein, Trilling ''et al.'' ont déterminé que le déclin rapide d'objets de plus de {{Unité|100|km}} de rayon au-delà de {{Unité|50|UA}} est réel et pas juste un biais d'observation<ref>{{Périodique
| auteur=G.M. Bernstein, D.E. Trilling, R.L. Allen, M.E. Brown, M. Holman, R. Malhotra
| titre=The Size Distribution of Trans-Neptunian Bodies
| journal=The Astronomical Journal
| vol=128
| issue=3
| pages=1364-1390
| date=septembre 2004
| doi=10.1086/422919
}} {{Arxiv|astro-ph/0308467}}</ref>.


Cette limite ne signifie pas qu'aucun objet n'existe pas plus loin, ni n'exclut l'existence d'une deuxième ceinture de Kuiper plus éloignée. En fait, en [[2004]], la découverte de [[(90377) Sedna|Sedna]] a confirmé l'existence d'objets entre la ceinture de Kuiper et le lointain et hypothétique [[nuage d'Oort]].
[[Image:TheKuiperBelt_classes.PNG|right|thumb|300px|Classification des orbites.]]
La [[résonance orbitale]] avec Neptune est le facteur principal de la classification des KBOs. La majorité (>600 objets en Novembre 2005) n’est pas en résonance. Ces objets, appelés classiques ou [[cubewanos]], se trouvent entre la résonance 2:3 (~39.4AU; >140 [[plutino]]s) et la résonance 1:2 résonance (~47.7AU; 7 ''twotinos'' en anglais).
La résonance 1:2 semble d’être une limite importante. Il reste à élucider s’il agit là réellement de la limite extérieure de la Ceinture Classique ou juste d’une division.


== Composition ==
Il faut souligner que la distribution connue des objets pourrait être faussée par la limitation des observations aux objets près de l’écliptique. Même des objets avec une grande inclinaison de l’orbite (exemple {{PM1|2004 XR|190}}) ont été découverts à leur passage près de l’écliptique. En plus, en majorité, les objets ont été détectés sur une partie de leur orbite plus proche du Soleil.
[[Image:2003 UB313 near-infrared spectrum.gif|thumb|Spectre infrarouge d'Éris (en rouge) et de Pluton (en noire) mettant en évidence leurs lignes d'absoption du méthane communes.]]
Les études de la ceinture de Kuiper depuis sa découverte ont généralement indiqué que ses membres sont principalement composés de glaces ; un mélange d'[[hydrocarbure]]s légères (comme le [[méthane]]), d'[[ammoniac]] et de [[glace]] d'eau, une composition qu'ils partagent avec les [[comète]]s<ref>{{Périodique
| titre=Composition of the Volatile Material in Halley's Coma from In Situ Measurements
| auteur=K. Altwegg, H. Balsiger, J. Geiss
| journal=Space Science Reviews
| vol=90
| issue=1/2
| pages=3-18
| date=10/1999
| doi=10.1023/A:1005256607402
}}</ref>. La température de la ceinture est d'environ {{Unité|50|K}}<ref name=Quaoar>{{Périodique
| titre=Crystalline water ice on the Kuiper belt object (50000) Quaoar
| auteur=D. C. Jewitt, J. Luu
| journal=Nature
| vol=432
| pages=731-733
| date=9 décembre 2004
| doi=10.1038/nature03111
}}</ref> ce qui permet à ces matériaux de rester solides.
Du fait de leur distance et de leur petite taille, les analyses [[Spectrographie|spectrographiques]] de la plupart des objets de la ceinture de Kuiper ne permettent pas d'identifier leurs composants. Certains succès ont cependant pu être obtenus<ref name=Quaoar />. En 1996, des données spectrographiques de [[1993 SC]] furent obtenues, mettant en évidence une composition de sa surface similaire à celle de [[Pluton (planète naine)|Pluton]] ou de la lune de Neptune [[Triton (lune)|Triton]], possédant de grandes quantités de glace de méthane<ref name=rbrown>{{Périodique
| titre=Surface Composition of Kuiper Belt Object 1993SC
| auteur=R. H. Brown, D. P. Cruikshank, Y. Pendleton, G. J. Veeder
| journal=Science
| vol=280
| pages=1430-1432
| date=9 mai 1997
| doi=10.1126/science.276.5314.937
}}</ref>. De la glace d'eau a été détectée sur plusieurs objets, dont [[(19308) 1996 TO66|1996 TO<sub>66</sub>]]<ref>{{Périodique
| titre=Near-Infrared Spectroscopy of the Bright Kuiper Belt Object 2000 EB173
| auteur=M. E. Brown, G. A. Blake, J. E. Kessler
| journal=The Astrophysical Journal
| vol=543
| issue=2
| pages=L163-L165
| date=11/2000
| doi=10.1086/317277
}}</ref>, [[(38628) Huya|Huya]] et [[2000 WR106|2000 WR<sub>106</sub>]]<ref>{{Périodique
| title=NICS-TNG infrared spectroscopy of trans-neptunian objects 2000 EB173 and 2000 WR106
| author=J. Licandro, E. Oliva and M. Di Martino
| journal=Astronomy & Astrophysics
| vol=373
| pages=29-32L
| date=07/2001
}} {{Arxiv|astro-ph/0105434}}</ref>. En 2004, l'existence de glace d'eau cristaline et d'hydrate d'ammoniac fut établie sur [[(50000) Quaoar|Quaoar]]. Ces deux subtances auraient été détruites si elles avaient existé depuis le début du système solaire, ce qui suggère qu'elles sont apparues à la surface de Quaoar récemment, soit par une activité tectonique interne, soit à la suite d'impacts météoritiques<ref name=Quaoar />.


La couleur des objets de la ceinture de Kuiper fut l'une des premières caractéristiques qu'il fut possible de déterminer<ref name=KBOKBO>{{Lien web
Pendant que les orbites excentriques des objets résonants les amènent souvent à l’intérieur de l’orbite de Neptune, les membres de la Ceinture classique restent sur des orbites plus circulaires.
| url=http://www.ifa.hawaii.edu/~jewitt/kb/kb-colors.html
| titre=Surfaces of Kuiper Belt Objects
| auteur=D. Jewitt
| éditeur=Université de Hawaii
| date=2004
| consulté le=2 novembre 2007
}}</ref>. Ces premières données indiquèrent une grande diversité de couleurs, allant du gris au rouge profond<ref name=colour>{{Périodique
| titre=Optical-Infrared Spectral Diversity in the Kuiper Belt
| auteur=D. C. Jewitt, J. X. Luu
| journal=The Astronomical Journal
| vol=115
| issue=4
| pages=1667-1670
| date=04/1998
| doi=10.1086/300299
}}</ref>, suggérant une surface composées d'un vaste ensemble de matériaux, des glaces sales aux hydrocarbures<ref name=colour /> là où les astronomes attendaient des objets uniforméments sombres et ayant perdus leurs glaces volatiles du fait des rayons cosmiques<ref name="Davies" />. Diverses explications furent avancées, dont une réalimentation des surfaces par impact ou dégazage<ref name=KBOKBO />. Selon les analyses spectrales des objets de la ceinture de Kuiper connus en 2001 réalisées par Jewitt et Luu, ces variations de couleurs sont trop extrêmes pour être simplement expliquées par des impacts aléatoires<ref>{{Périodique
| titre=Colors and Spectra of Kuiper Belt Objects
| auteur=D. C. Jewitt, J. X. Luu
| journal=The Astronomical Journal
| vol=122
| issue=4
| pages=2099-2114
| date=10/2001
| doi=10.1086/323304
}}</ref>.


== Masse et dimensions ==
{{clr}}
Malgré sa grande étendue, la masse totale de la ceinture de Kuiper est assez faible, estimée à environ un dizième de celle de la Terre<ref name=beyond />. La plupart des objets sont faiblement lumineux, ce qui est en accord avec les modèles de formation par [[accrétion]], dans la mesure où seule une partie des objets possédant une certaine taille furent capable de grossir encore plus. De façon générale, le nombre d'objets d'une certaine taille ''N'' est inversement proportionnelle à une certaine puissance ''q'' du diamètre ''D'' : N ~ D<sup>-q/<sup>. Cette relation de proportionalité est confirmée par les observations et la valeur de ''q'' est estimée à 4 ±0.5
<ref name="Bernstein et al 2004">{{Périodique
| titre=The size Distribution of transneptunian bodies
| auteur=G. M. Bernstein, D. E. Trilling, R. L. Allen, K. E. Brown, M. Holman, R. Malhotra
| journal=The Astronomical Journal
| vol=128
| issue=3
| pages=1364–1390
| date=09/2004
| doi=10.1086/422919
}}</ref>. Dans l'état actuel des connaissances, seule la [[magnitude]] des objets est connue ; leur taille est déduite en supposant leur [[albédo]] constant.


== Origine ==
[[Image:TheKuiperBelt_75AU_Large.svg|right|thumb|400px|Les grands [[cubewano]]s, [[plutino]]s et [[objet épars|objets épars]] proches.]]
On pense que la ceinture de Kuiper est constituée de [[Planétésimal|planétésimaux]], des fragments du [[disque protoplanétaire]] qui entourait initialement le [[Soleil]] et qui n'ont pas réussi à former des planètes, mais seulement de petits corps, le plus grand mesurant moins de {{Unité|3000|km}} de diamètre.


Les modèles de formation du système solaire lui prédisent une masse d'environ 30 masses terrestres<ref name=beyond />, nécessaire pour provoquer l'[[accrétion]] d'objets de plus de {{Unité|100|km}} de diamètre. Seule 1% de cette masse est actuellement observée, une densité trop faible pour expliquer simplement l'existence de ces objets. De plus, l'excentricité et l'inclinaison des orbites dans la ceinture de Kuiper rendent les rencontres plus destructrices que créatrices.
Le diagramme de droite montre les grands objets de la Ceinture : [[Pluton (planète naine)|Pluton]], les plus grands [[plutino]]s ([[(90482) Orcus|Orcus]] et [[(28978) Ixion|Ixion]]) et les plus grands [[cubewano]]s avec deux notables [[objet épars|objets épars]] (au-delà de la résonance 1:2).


Les simulations informatiques modernent montrent que la ceinture de Kuiper fut fortement influencée par [[Jupiter (planète)|Jupiter]] et [[Neptune (planète)|Neptune]] et qu'[[Uranus (planète)|Uranus]] et Neptune se sont sont formées plus proche de Jupiter qu'actuellement avant de migrer vers l'extérieur du système solaire au cours de l'évolution initiale de celui-ci. Il a été montré qu'il est possible que les objets épars puissent faire dériver les orbites des planètes par échange de [[moment angulaire]]<ref>{{Périodique
L'[[Excentricité orbitale|excentricité]] des orbites est représentée par les segments rouges (de périhélie à aphélie) avec l’[[inclinaison]] représentée sur l’axe vertical. {{Article détaillé|cubewano}}
| titre=Neptune's Migration into a Stirred-Up Kuiper Belt: A Detailed Comparison of Simulations to Observations
| auteur=J. M. Hahn, R. Malhotra
| journal=The Astronomical Journal
| vol=130
| issue=5
| pages=2392-2414
| date=11/2005
| doi=10.1086/452638
}}</ref> et les orbites de Jupiter et de Saturne ont pu se retrouver en [[Résonance orbitale|résonance]] de façon que Jupiter orbitait exactement deux fois autour du Soleil tandis que Saturne orbitait une fois ; une telle résonance aurait fortement perturbé les orbites d'Uranus et Neptune, provoquant un échange de leur orbite et une migration externe de Neptune dans une proto-ceinture de Kuiper, la perturbant de façon chaotique<ref>{{Lien web
| url=http://www.geotimes.org/june05/WebExtra060705.html
| titre=Orbital shuffle for early solar system
| auteur=Kathryn Hansen
| éditeur=Geotimes
| date=7 juin 2005
| consulté le=4 novembre 2007
}}</ref>. Cette migration de Neptune aurait excité et éparpillé de nombreux objets vers des orbites plus lointaines et plus excentriques<ref>{{Périodique
| titre=The Formation of Uranus and Neptune among Jupiter and Saturn
| auteur=E. W. Thommes, M. J. Duncan, H. F. Levison
| journal=The Astronomical Journal
| vol=123
| issue=5
| pages=2862-2883
| date=5/2002
| doi=10.1086/339975
}}</ref>.


L'influence seule de Neptune semble cependant trop faible pour expliquer une perte de masse aussi importante. Les autres hypothèses proposées incluent le passage d'une étoile à proximité ou l'émiettage des petits objets, par collisions, en une poussière suffisamment fine pour être affectée par le rayonnement solaire<ref name="Morbidelli 2005">{{Lien arXiv
{{clr}}
| title=Origin and Dynamical Evolution of Comets and their Reservoirs
| author=A. Morbidelli
| year=2005
| version=1
| eprint=astro-ph/0512256
}}</ref>. Les origines et la structure complexe de la ceinture de Kuiper demeurent mal comprises. La complétion éventuelle du télescope [[Pan-STARRS]], destiné à détecter en grand nombre les petits corps du système solaire, pourrait permettre d'approfondir la question<ref name=beyond />.


== Principaux objets ==
[[Image:TheKuiperBelt_75AU_All.svg|right|thumb|400px|Distribution des orbites des [[cubewano]]s, [[plutino]]s et les [[objet épars|objets épars]] proches.]]
{{Article principal|List of the brightest KBOs}}
[[Image:EightTNOs.png|thumb|Dimensions relatives des huit plus grands objets transeptuniens connus par rapport à la Terre.]]


=== Pluton ===
Le deuxième graphique montre la distribution des tous les objets connus de la Ceinture de Kuiper. Clairement visibles sont les familles des objets en [[résonance orbitale]] 2:3 ([[plutino]]s), 1:1 ([[Neptune (planète)#Astéroïdes troyens de Neptune|astéroïdes troyens de Neptune]]), 2:5, 1:2 et d’autres résonances mineures.
{{Article principal|Pluton (planète naine)}}
Les objets épars proches, au-delà de cette dernière résonance, sont aussi représentés. Voir aussi [[cubewano]]s.
En 2007, [[Pluton (planète naine)|Pluton]] était le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper. Découvert en 1930, il en fut d'ailleurs le seul représentant connu jusqu'en 1992 et la découverte de [[(15760) 1992 QB1|1992 QB<sub>1</sub>]]. Initialement considéré comme une [[planète]] à part entière, la découverte de nombreux objets d'une taille et d'une composition similaires a finalement conduit à le requalifié comme une [[planète naine]].
<br clear="all"/>


En dehors de la ceinture de Kuiper, plusieurs objets sont plus grands que Pluton, y compris certains dont on pense qu'ils ont débuté leur existence à l'intérieur de la ceinture, comme [[Éris (planète naine)|Éris]], un [[objet épars]] environ 27% plus grand, ou [[Triton (planète)|Triton]], satellite de Ne
==Controverse sur le statut de la planète Pluton==
ptune.


=== Autres grands objets ===
Plusieurs corps de la ceinture de Kuiper ont une orbite qui croise celle de [[Neptune (planète)|Neptune]] avec une configuration stable semblable à celle de Pluton.
Depuis 2000, plusieurs objets d'un diamètre compris entre 500 et {{Unité|1200|km}} (à peu près la moitié de Pluton) ont été découverts dans la ceinture de Kuiper. [[(50000) Quaoar]], un plutino découvert en 2002, mesure plus de {{Unité|1200|km}} de diamètre. [[(136472) 2005 FY9|2005 FY<sub>9</sub>]] et [[(136108) 2003 EL61|2003 EL<sub>61</sub>]] (découverts en 2005) seraient encore plus grands. [[(28978) Ixion|Ixion]] (2001) et [[(20000) Varuna|Varuna]] (2000) mesurent environ {{Unité|500|km}} de diamètre<ref name=beyond />.


=== Satellites ===
Par ailleurs la composition chimique de [[Triton (lune)|Triton]], le plus gros satellite de Neptune est très proche de celle de Pluton, ce qui semble indiquer une origine commune. Il est donc possible que ces deux corps aient vu leur orbite modifiée par la géante gazeuse.
Parmi les trois plus grands objets de la ceinture de Kuiper, deux possèdent des satellites ; [[Pluton (planète naine)|Pluton]] en possède trois et [[(136108) 2003 EL61|2003 EL<sub>61</sub>]] deux. En outre, [[Éris (planète naine)|Éris]], un objet épars qui se serait formé dans la ceinture de Kuiper, en possède un. Un plus grand pourcentage des grands objets de cette ceinture possèdent des satelittes que parmi les objets plus petits, suggérant un mécanisme de formation différent<ref>{{Périodique
| titre=Satellites of the Largest Kuiper Belt Objects
| auteur=M. E. Brown, M. A. van Dam, A. H. Bouchez, D. Le Mignant, R. D. Campbell, J. C. Y. Chin, A. Conrad, S. K. Hartman, E. M. Johansson, R. E. Lafon, D. L. Rabinowitz, P. J. Stomski, Jr., D. M. Summers, C. A. Trujillo, P. L. Wizinowich
| journal=The Astrophysical Journal
| vol=639
| issue=1
| pages=L43-L46
| date=03/2006
| doi=10.1086/501524
}}</ref>. Par ailleurs, 1% des objets seraient des binaires, c'est-à-dire deux objets relativement proches en masse et orbitant l'un autour de l'autre<ref name=binary>{{Lien web
| url=http://www.ifa.hawaii.edu/~jewitt/kb/binaries.html
| titre=Binary Kuiper Belt Objects
| auteur=D. Jewitt
| date=2005
| consulté le=5 novembre 2007
}}</ref>. Pluton et [[Charon (lune)|Charon]] en sont un exemple.


== Anciens objets de la ceinture de Kuiper ==
En [[2002]] a été découvert dans la ceinture de Kuiper un nouvel objet, [[(50000) Quaoar]] qui vola à l'astéroïde [[(1) Cérès]], en faisant abstraction des [[Satellite naturel|satellites naturels]] des planètes, son titre de plus gros corps du système solaire après Pluton. La taille de la planète devint alors moins exceptionnelle par rapport aux composants de la ceinture.
On pense qu'un certain nombre d'objets du système solaire, bien que ne faisant pas partie de la ceinture de Kuiper, en sont originaire.


=== Objets épars ===
En 2005, on a découvert [[(136199) Éris]], un corps lointain de la ceinture de Kuiper plus grand que Pluton: son diamètre est évalué à plus de 3300 km, un peu moins que la Lune. Avec ses 2100km, [[Pluton (planète naine)|Pluton]] est donc aujourd'hui dépassé en taille par les plus gros représentants de la ceinture de Kuiper. Cette situation a relancé le débat sur le statut de Pluton et lors de la 26e assemblée triennale de l'Union astronomique internationale (UAI), le 23 août 2006, les membres ont voté en faveur du fait de donner à Pluton le statut de [[planète naine]]. Cette appellation sera applicable à l'astéroïde Cérès et tous les gros objets de la ceinture de Kuiper.
{{Article principal|Objet épars|Centaure (planétoïde)}}
[[Image:TheKuiperBelt Projections 100AU Classical SDO.svg|thumb|Projection des orbites des objets transneptuniens en vue polaire (en haut) et écliptique (en bas). Les objets épars sont tracés en noir, les cubewanos en bleu et les objets en résonance 2:5 avec Neptune en vert.]]
Les [[Objet épars|objets épars]] forment une population peu dense qui s'étend au-delà de la ceinture de Kuiper jusqu'au moins {{Unité|100|UA}}. Ils possèdent des orbites fortement elliptiques et inclinées et un [[périhélie]] proche du bord de la ceinture ou intérieur à celle-ci. La plupart des modèles de formation du système solaire impliquent des planétoïdes glacés se formant initialement dans la ceinture de Kuiper puis déplacés par des interactions gravitationnelles, particulièrement celles de Neptune. [[Éris (planète naine)|Éris]], le plus gros [[objet transneptunien]] connu (en 2007), ou {{PM1|(15874) 1996 TL|66}} en sont deux exemples.


Les [[Centaure (planétoïde)|centaures]], qui ne sont pas normalement considérés comme partie de la ceinture de Kuiper, seraient également des objets épars de cette ceinture, mais qui auraient migrés vers l'intérieur du système solaire plutôt que vers l'extérieur.
Le congrès a, de plus, établi la définition du terme 'planète'. Voici le texte intégral qui a été adopté à Prague par les participants à l'assemblée triennale de l'Union astronomique internationale (UAI). (tiré de cyberpresse le 24 août 2006(http://www.cyberpresse.ca/article/20060824/CPSCIENCES/60824029/5143/CPSCIENCES) )


=== Triton ===
«Les observations récentes ont changé notre vision des systèmes planétaires et il est important que la nomenclature des objets reflète notre compréhension actuelle. Ceci s'applique en particulier à la définition d'une planète. Le mot planète désignait initialement les vagabonds du ciel, c'est-à-dire les points de lumière qui bougeaient par rapport aux étoiles. Les découvertes récentes nous conduisent à une nouvelle définition correspondant à l'état de nos connaissances».
{{Article principal|Triton (lune)}}
[[Image:Triton moon mosaic Voyager 2 (large).jpg|thumb|Triton, la lune de Neptune, photographiée par la sonde ''[[Voyager 2]]''.]]
Pendant sa période de migration, [[Neptune (planète)|Neptune]] aurait capturé l'un des plus grands objets de la ceinture de Kuiper, l'actuelle lune [[Triton (lune)|Triton]]. Triton est la plus grande lune du système solaire dont l'orbite est [[rétrograde]], ce qui suggère une origine distincte des grandes lunes de Jupiter et Saturne dont on suppose qu'elles se sont formées par accrétion en même temps que la planète autour de laquelle elles orbitent.


Les analyses spectrales de Triton et Pluton montrent qu'ils sont formés des mêmes matériaux, comme le [[méthane]] et le [[monoxyde de carbone]]. Tout ceci suggère que Triton était à l'origine un membre de la ceinture de Kuiper, capturé lors de la migration de Neptune<ref>{{Périodique
«En conséquence, l'Union astronomique internationale (UAI) décide de répartir les planètes et les autres corps de notre Système solaire en trois catégories de la manière suivante :
| titre=Triton, Pluto, Centaurs, and Trans-Neptunian Bodies
| auteur=D. P. Cruikshank
| journal=Space Science Reviews
| vol=116
| issue=1-2
| pages=421-439
| date=01/2005
| doi=10.1007/s11214-005-1964-0
}}</ref>.


=== Comètes ===
# Une planète (note 1) est un corps céleste, qui :
{{Article principal|Comète}}
#* est en orbite autour du Soleil ;
[[Image:Tempel 1 Deep Impact 5min.jpg|thumb|La comète [[Tempel 1]], une comète périodique de la famille de Jupiter, photographiée par la sonde ''[[Deep Impact (sonde spatiale)|Deep Impact]]''.]]
#* a une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique, sous une forme presque sphérique ;
Les comètes du système solaire peuvent être grossièrement divisées en deux catégories, suivant la durée de leur période orbitale. On suppose que les comètes à longue période proviennent du [[nuage d'Oort]]. Parmi les comètes à courte période, on distingue celles de la famille de Jupiter et celles de la famille de Halley. Ce dernier groupe, nommé d'après son prototype, la [[comète de Halley]], serait originaire du nuage d'Oort mais arait été déplacé vers l'intérieur du système solaire par l'attraction des géantes gazeuses<ref name=matter />. L'autre groupe proviendrait de la ceinture de Kuiper. Les centaures seraient une population dynamiquement intermédiaire<ref>{{Périodique
#* a éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche ;
| titre=The populations of comet-like bodies in the Solar system
# Une planète naine est un corps céleste, qui :
| auteur=J. Horner, N. W. Evans, M. E. Bailey, D.J. Asher
#* est en orbite autour du Soleil ;
| journal=Monthly Notice of the Royal Astronomical Society
#* a une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique, sous une forme presque sphérique ;
| vol=343
#* n'a pas éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche ;
| issue=4
#* n'est pas un satellite ;
| pages=1057-1066
# Tous les autres objets (note 3) en orbite autour du Soleil, à l'exception des satellites, sont appelés petits corps du Système solaire.
| date=08/2003
| doi=10.1046/j.1365-8711.2003.06714.x
}}</ref>.


Malgré leur origine commune probable, les comètes de la famille de Jupiter et les objets de la ceinture de Kuiper présentent de nombreuses différences. Bien que les centaures partagent la coloration rougeâtre de nombreux objets de la ceinture de Kuiper, les noyaux des comètes sont plus bleus, indiquant une composition chimique ou physique différente<ref name=matter />. Une hypothèse est que la surface des comètes est recouverte par des matériaux plus profonds lorsqu'elles s'approchent du soleil, ce qui enterre les matériaux rouges plus anciens<ref name= matter />.
'''''Notes :'''''
* Les huit planètes sont: Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
* Une action spécifique sera organisée par l'UAI pour décider à quelle catégorie, planète naine et/ou autres classes, appartiennent les cas limites.
* Ceci inclut la plupart des astéroïdes du Système solaire, la plupart des objets trans-neptuniens (OTN), les comètes et tous les autres corps.


== Historique ==
Conformément à la définition ci-dessus, Pluton est une planète naine. Il est identifié comme le prototype d'une nouvelle catégorie d'objets trans-neptuniens.


==Composition==
=== Hypothèses ===
[[Image:GerardKuiper.jpg|thumb|L'astronome [[Gerard Kuiper]], en l'honneur de qui fut nommée la ceinture de Kuiper.]]
Depuis la découverte de Pluton en 1930, il a été postulé que d'autres corps pourraient partager sa situation. La région appelée ceinture de Kuiper de nos jour a été théorisée sous diverses formes pendant des décennies, mais ce n'est qu'en 1992 que la première observation directe d'un de ses membres a été réalisée. Le nombre et la variété des spéculations rendent difficile la détermination de la première personne a l'avoir proposée.


Le premier astronome a avoir suggéré l'existence d'une population transneptunienne est [[Frederick C. Leonard]]. En 1930, peu après la découverte de Pluton, il se demanda si Pluton n'était que le premier d'une série de corps « ultra-neptuniens »<ref>{{Lien web
Il est difficile de connaître la composition d'objets si lointains. Néanmoins, plusieurs analyses [[Spectroscopie|spectroscopiques]] ont pu être faites. Certains objets, tels [[(15789) 1993 SC]], semblent recouverts de méthane et d'autres hydrocarbures légers. D'autres, tels {{PM1|(19308) 1996 TO|66}}, semblent avoir de la glace d'eau à leur surface.
| titre=What is improper about the term "Kuiper belt"? (or, Why name a thing after a man who didn't believe its existence?)
| url=http://www.cfa.harvard.edu/icq/kb.html
| éditeur=Harvard Smithsonian Center for Astrophysics
| consulté le=7 novembre 2007
}}</ref>.
En 1943, dans le ''Journal of the British Astronomical Association'', [[Kenneth Edgeworth]] émis l'hypothèse que, dans la région au-delà de Neptune, le matériau de la [[nébuleuse solaire]] était trop espacé pour se condenser en planètes, mais forma plutôt une myriade de petits corps<ref name="Davies">{{Cite book
| title=Beyond Pluto: Exploring the outer limits of the solar system
| author=John Davies
| publisher=Cambridge University Press
| year=2001
| pages=xii
}}</ref>.


En 1951, dans un article du journal ''Astrophysics'', [[Gerard Kuiper]] spécula sur un disque similaire s'étant formé dans l'évolution primordiale du système solaire ; cependant, il ne pensait pas qu'une telle ceinture existait toujours. Kuiper se basait sur une estimation commune à l'époque de la masse de Pluton comme égale à celle de la Terre, lequel aurait alors éparpillé les petits corps vers le nuage d'Oort ou en dehors du système solaire. Selon la formulation de Kuiper, il n'existerait plus aucune ceinture de Kuiper<ref name=Jewitt>{{Lien web
Pour l'instant, c'est tout ce qui est connu. De futurs survols par des sondes interplanétaires pourraient permettre un élargissement de nos connaissances à leur sujet.
| titre=Why "Kuiper" belt?
| auteur=D. Jewitt
| éditeur=Université de Hawaii
| url=http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/kb/gerard.html
| consulté le=7 novembre 2007
}}</ref>.


L'hyporhèse prit des formes diverses au fil des décénies suivantes : en 1962, le physicien [[Alastair GW Cameron|Al G.W. Cameron]] postula l'existence d'une « énorme masse de petits matériaux aux frontières du système solaire »<ref name="Davies" />, tandis qu'en 1964, [[Fred Whipple]] estima qu'une « ceinture cométaire » pourrait être assez massive pour causer les écarts de l'orbite d'Uranus qui avaient initié la recherche de la [[planète X]], ou au moins pour affecter l'orbite des comètes connues.<ref>{{Périodique
== Limite extérieure de la ceinture de Kuiper ==
| titre=Evidence for a Comet Belt beyond Neptune
| auteur=F. L. Whipple
| journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
| vol=51
| issue=5
| pages=711-718
| date=05/1964
| texte=http://www.pnas.org/cgi/reprint/51/5/711.pdf
}}</ref>. Les observations démentirent cette hypothèse<ref name="Davies" />.


En 1977, [[Charles Kowal]] découvrit [[(2060) Chiron|Chiron]], un planétoïde glacé en orbite entre Saturne et Uranus<ref>{{Lien web
Depuis [[1998]], un net déficit est apparu dans le nombre d'objets observés au-delà de 47 [[Unité astronomique|ua]]. Cela ne semble pas être un biais de l'observation et bien que tous les scientifiques ne soient pas d'accord sur cette explication, cela semble indiquer que la ceinture de Kuiper se termine vers 50 ua.
| titre=The discovery and orbit of /2060/ Chiron
| auteur=C. T. Kowal, W. Liller, B. G. Marsden
| éditeur=Hale Observatories, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
| url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1979IAUS...81..245K
| year=1977
| consulté le=7 novembre 2007
}}</ref>. En 1992, [[(5145) Pholus|Pholus]] fut découvert sur une orbite similaire<ref>{{Lien web
| titre=1992 AD
| auteur=J. V. Scotti, D. L. Rabinowitz, C. S. Shoemaker, E. M. Shoemaker, D. H. Levy, T. M. King, E. F. Helin, J. Alu, K. Lawrence, R. H. McNaught, L. Frederick, D. Tholen, B. E. A. Mueller
| éditeur=circulaire UAI n°5434, 1
| url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1992IAUC.5434....1S
| date=01/1992
| consulté le=7 novembre 2007
}}</ref>. Actuellement, une population entière de corps analogue aux comètes les [[Centaure (planétoïde)|centaures]], est connue dans cette région entre Jupiter et Neptune. Leurs orbites sont instables au delà de la centaine de millions d'années, une durée de vie brève par rapport à l'âge du système solaire. Depuis la découverte de Chiron, les astronomes spéculèrent ainsi qu'ils devaient être réalimentés par un réservoir externe<ref name="Davies" />.


L'étude des comètres apporta d'autres preuves de l'existence de la ceinture. Les comètes sont une durée de vie finie, l'approche du Soleil sublimant leur surface et les réduisant petit à petit : leur population doit être réalimentée pour demeurer visible de nos jours<ref name=matter>{{Périodique
Cela ne signifie pas qu'aucun objet n'existe pas plus loin, ni n'exclut l'existence d'une deuxième ceinture de Kuiper plus éloignée. En fait, en [[2004]], la découverte de [[(90377) Sedna]] semble confirmer l'existence d'objets entre la ceinture de Kuiper et le lointain [[nuage d'Oort]].
| titre=From Kuiper Belt Object to Cometary Nucleus: The Missing Ultrared Matter
| auteur=D. C. JEWITT
| journal=The Astronomical Journal
| vol=123
| issue=2
| pages=1039-1049
| date=02/2002
| doi=10.1086/338692
}}</ref>. Si l'origine des comètes de longue période est le [[nuage d'Oort]], l'existence de comètes à courte période était moins bien expliquée, sauf à penser qu'elle étaient toutes des comètes à longue période déviées par les géantes gazeuses. Dans les années 1970, la vitesse de découverte de telles comètes devint contradictoire avec une origine unique dans le nuage d'Oort<ref name="Davies" />. En 1980, [[Julio Fernandez]] estima que pour chaque comète déviée dans le système solaire interne depuis le nuage d'Oort, 600 devaient être éjectées dans l'espace interstellaire. Il spécula qu'une ceinture cométaire située entre 35 et {{Unité|50|UA}} était nécessaire pour rendre compte du nombre de comètes observées<ref>{{Périodique
| titre=On the existence of a comet belt beyond Neptune
| auteur=J. A. Fernandez
| journal=Royal Astronomical Society, Monthly Notices
| vol=192
| pages=481-491
| date=08/1980
}}</ref>. En 1988, Martin Duncan, Tom Quinn et [[Scott Tremaine]] effectuèrent un ensemble de simulations informatiques pour déterminer sir toutes les comètes observées pouvaient provenir du nuage d'Oort. Ils conclurent que celui-ci ne pouvait pas rendre compte des comètes à courte période, en particulier car celles-ci sont situées près du plan de l'ecliptique, tandis que les comètes du nuages d'Oort viennent de l'ensemble du ciel. Les simulations collaient au mieux aux observations lorsqu'une ceinture analogue à celle décrite par Fernandez était incluse<ref>{{Périodique
| titre=The origin of short-period comets
| auteur=M. Duncan, T. Quinn, S. Tremaine
| journal=Astrophysical Journal, Part 2 - Letters (ISSN 0004-637X)
| vol=328
| pages=L69-L73
| date=15 mai 1988
| doi=10.1086/185162
}}</ref>. Il semblerait que ce soit parce que les termes « Kuiper » et « ceinture cométaire » apparaissaient dans la première phrase de la publication de Fernandez que Tremaine nomma cette région la « ceinture de Kuiper »<ref name="Davies" />.


=== Observations ===
==Notes et références==
En 1987, l'astronome [[David Jewitt]], alors au [[MIT]], devint de plus en plus perplexe quand au « vide apparent du système solaire externe »<ref name=qbee>{{Périodique
{{Références | colonnes = 2}}
| titre=Discovery of the candidate Kuiper belt object 1992 QB1
| auteur=D. Jewitt, J. Luu
| journal=Nature
| vol=362
| pages=730-732
| date=22 avril 1993
| doi:10.1038/362730a0
}}</ref>. Il encouragea [[Jane Luu]], alors étudiante, à l'aider à localiser un autre objet au-delà de l'orbite de Pluton<ref name="Davies" />. À l'aide de télescopes de l'[[observatoire de Kitt Peak]] en [[Arizona]] et du ''[[Cerro Tololo Inter-American Observatory]]'' au [[Chili]], Jewitt et Luu conduisirent leur rechercher de la même façon que [[Clyde Tombaugh]] et [[Charles Kowal]], avec un [[comparateur à clignotement]]<ref name="Davies" />. Après cinq années de recherche, le 30 août 1992, Jewitt et Luu annoncèrent « la découverte de l'objet candidat à la ceinture de Kuiper » [[(15760) 1992 QB1|(15760) 1992 QB<sub>1</sub>]]<ref name=qbee />. Six mois plus tard, il découvrirent un deuxième objet dans la région, 1993 FW<ref>{{Lien web
| titre=1993 FW
| auteur=B.S. Marsden
| éditeur=Minor Planet Center
| url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1993IAUC.5730....1L
| date=1993
| consulté le=7 novembre 2007
}}</ref>.


==Voir aussi ==
=== Exploration ===
{{Article principal|New Horizons}}
[[Image:New horizons Pluto.jpg|thumb|Vue d'artiste de la sonde ''New Horizons'' survolant Pluton.]]
La ceinture de Kuiper n'a pour l'instant jamais été explorée par une sonde spatiale. Cependant, la mission ''[[New Horizons]]'', lancée le 19 janvier 2006, doit survoler Pluton le 14 juillet 2015 et ultérieurement, si les circonstances le permettent, un autre objet de la ceinture de Kuiper dont le choix n'est pas encore arrêté.


=== Autres systèmes planétaires ===
{{Autres projets|
[[Image:Kuiper belt remote.jpg|thumb|Photographie par le [[télescope spatial Hubble]] de disques de débris autour des étoiles [[HD 53143]] (à gauche) et [[HD 139664]] (à droite).]]
commons=Category:Kuiper belt|
En 2996, on connaissait neuf autres étoiles entourées par des structures analogues à la ceinture de Kuiper. On en distingait deux catégories : les ceintures larges, d'un rayon supérieur à {{Unité|50|UA}}, et les ceintures étroites, avec un diamètre compris entre 20 et {{Unité|30|UA}} et des limites relativement bien définies.
wikt=| <!--Wiktionnaire-->

v=| <!--Wikiversité-->
La plupart des disques de débris connus autour d'autres étoiles sont assez jeunes. Ceux découverts autour des étoiles [[HD 53143]] et [[HD 139664]] sont cependant suffisamment âgés (environ 300 millions d'années) pour être dans une configuration stable<ref>{{Lien web
b=| <!--Wikilivre-->
| titre=Dusty Planetary Disks Around Two Nearby Stars Resemble Our Kuiper Belt
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q=| <!--Wikiquote-->
| date=2006
n=| <!--Wikinews-->
| accessdate=2007-07-01
}}
}}</ref>.

== Voir aussi ==

=== Liens internes ===
* [[Objet transneptunien]]
* [[Ceinture d'astéroïdes]]
* [[Objet épars]]
* [[Nuage d'Oort]]


=== Liens externes ===
=== Liens externes ===
{{CommonsCat|Kuiper belt|la ceinture de Kuiper}}
* {{fr}} {{Lien web
| url=http://www.astrofiles.net/modules.php?name=News&file=article&sid=14
| titre=La ceinture de Kuiper
| éditeur=Astrofiles
| consulté le=20 octobre 2007
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* {{fr}} {{Lien web
| url=http://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=syssol&page=kuiper
| titre=La ceinture de Kuiper
| éditeur=le-système-solaire.net
| consulté le=20 octobre 2007
}}
* {{en}} {{Lien web
| url=http://www.obs-besancon.fr/TNOdb/TNO/TNO/TNO-obs1.php
| titre=TNO Orbital Database
| éditeur=Observatoire des Sciences de l'Univers de Besançon
| consulté le=20 octobre 2007
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* {{en}} {{Lien web
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* {{en}} {{Lien web
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* {{en}} {{Lien web
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* {{en}} {{Lien web
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=== Notes et références ===
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{{Références|colonnes=2}}
* {{fr}} [http://www.astrofiles.net/modules.php?name=News&file=article&sid=14 Astrofiles : La ceinture de Kuiper]
* {{fr}} [http://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=syssol&page=kuiper Le Système Solaire - La ceinture de Kuiper]
* {{fr}} [http://www.obs-besancon.fr/TNOdb/TNO/TNO/TNO-obs1.php liste des objets de la ceinture de Kuiper]
* {{fr}} [http://www.obs-nice.fr/michel/CommuniqueKuiper.htm La Ceinture de Kuiper ne s'est pas formée là où elle se trouve]
* {{fr}} [http://jmm45.free.fr/articles/docstnep/kuipeobj/kuipeobj.htm Site francophone des objets transneptuniens]
* {{en}} [http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/kb.html la page de l'un des deux découvreurs de {{PM1|(15760) 1992 QB|1}}], le premier objet de la ceinture de Kuiper découvert (mis à part [[Pluton (planète naine)|Pluton]] et [[Charon (lune)|Charon]])
</div>


{{PlanètesMineures}}
{{PlanètesMineures}}

Version du 7 novembre 2007 à 16:40

Les objets connus dans la ceinture de Kuiper, dérivée de données du Minor Planet Center. Les objets de la ceinture de Kuiper principale sont en vert et les objets épars en orange. Les quatre planètes externes sont en bleu ; les astéroïdes troyens de Neptune en jaune, ceux de Jupiter en rose. L'échelle est en unités astronomiques.

La ceinture de Kuiper est une zone du système solaire s'étendant au-delà de l'orbite de Neptune, entre 30 et 50 unités astronomiques (UA)[1]. Cette zone en forme d'anneau est similaire à la ceinture d'astéroïdes, mais plus étendue, 20 fois plus large et de 20 à 200 fois plus massive[2], [3]. Comme la ceinture d'astéroïdes, elle est principalement composée de petits corps, restes de la formation du système solaire, et d'au moins une planète naine, Pluton. En revanche, si la ceinture d'astéroïde est principalement composées de corps rocheux et métaliques, les objets de la ceinture de Kuiper sont largement constitués de composés volatiles glacés comme le méthane, l'ammoniac ou l'eau.

Depuis la découverte du premier objet en 1992, le nombre d'objets découverts dans la ceinture de Kuiper a dépassé le millier et on pense qu'elle contient plus de 70 000 corps de plus de 100 km de diamètre[4]. Elle serait le principal réservoir des comètes périodiques dont la période de révolution est inférieure à 200 ans. On pense que les centaures en sont également originaires, ainsi que les objets épars. Triton, le satellite de Neptune pourrait être un objet de la ceinture de Kuiper capturé[5]. Pluton est le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper.

La ceinture de Kuiper ne doit pas être confondue avec le nuage d'Oort, objet encore théorique et supposé être mille fois plus distant. Les objets de la ceinture de Kuiper, ainsi que les objets épars et tout membre potentil des nuages de Hills et d'Oort, sont collectivement nommés objets transneptuniens[6].

Terminologie

La ceinture de Kuiper porte le nom de l'astronome néerlando-américain Gerard Kuiper. Som nom se prononce /ˈkaɪpɚ/ en anglais et /kœypəʁ/ en néerlandais[7]. Un écrivain irlandais, astronome amateur, Kenneth E. Edgeworth avait publié des arguments similaires à ceux de Kuiper en 1943 et 1949[réf. nécessaire]. La ceinture est donc aussi quelquefois appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper en reconnaissance de sa contribution. Cependant, il existe une controverse sur la pertinence de ces crédits et sur la ressemblance entre ce que Kuiper ou Edgeworth ont décrit et ce qui est actuellement observé[réf. nécessaire]. Le terme d'« objet transneptunien » est recommandé par plusieurs groupes scientifiques car il est moins sujet à la controverse[réf. nécessaire] ; cependant, il ne s'agit pas d'un synomyme, puisqu'il englobe tous les objets orbitant le Soleil au-delà de l'orbite de Neptune.

Selon le Minor Planet Center, qui catalogue de façon officielle tous les objets transneptuniens, un objet de la ceinture de Kuiper est strictement un objet orbitant exclusivement à l'intérieur de la région définie comme la ceinture de Kuiper, quelle que soit sont origine et sa composition[8]. Certains scientifiques utilise le terme « objet de la ceinture de Kuiper » pour n'importe quel planétoïde supposé s'être formé dans cette zone, même si son orbite a été perturbée par la suite, comme les objets épars, et les nomment « objets épars de la ceinture de Kuiper » [9]. En 2007, Un consensus n'était pas atteint parmi les astronomes sur une définition précise de ce qu'est un objet de la ceinture de Kuiper.

En abrégé, les objets de la ceinture de Kuiper sont notés KBO (de l'anglais Kuiper belt objects), ou encore EKBO (Edgeworth-Kuiper belt objets) ou éventuellement TNO (trans-neptunian objects).

Structure

Généralités

Vue d'artiste de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.

Au plus large, en incluant les régions externes, la ceinture de Kuiper s'étend entre 30 et 55 UA. Cependant, le gros de la ceinture s'étendrait entre la résonance orbitale 2:3 avec Neptune à 39,5 UA et la résonance 1:2 vers 48 UA. Elle est assez épaisse, la concentration principale s'étendant jusqu'à 10° de chaque côté du plan de l'écliptique et une distribution diffuse d'objets plusieurs fois plus loin. Au final, elle ressemble plus à un tore qu'à une ceinture[10]. Sa position moyenne est inclinée de 1,86° par rapport à l'écliptique[11].

Le présence de Neptune a eu un effet important sur la ceinture de Kuiper du fait des résonances orbitales. À long terme, l'influence gravitationnelle de Neptune déstabilise les orbites de tout objet se trouvant dans certaines régions, soit en les envoyant vers le système solaire interne, soit vers le disque épars ou l'espace interstellaire. La ceinture de Kuiper possède des lacunes prononcées dans sa structure, de façon analoque aux lacunes de Kirkwood de la ceinture d'astéroïdes. Entre 40 et 42 UA, par exemple, aucun objet de peut conserver une orbite stable pendant toute l'histoire du système solaire et ceux qu'on y observe actuellement ont migré récemment[12].

Ceinture classique

Classification des orbites à l'intérieur de la ceinture de Kuiper (schématisation selon les demi-grands axes des objets).

Entre 42 et 48 UA, l'influence gravitationnelle de Neptune est négligeable et les objets peuvent exister sans que leur orbite soit modifiée. Cette région est désignée comme la ceinture de Kuiper classique (en anglais, classical Kuiper belt objects, abrégé en CKBOs) et ses membres comprennent les deux-tiers des objets de la ceinture de Kuiper à avoir été observés (en 2007)[13], [14]. Le premier KBO observé, 1992 QB1, est considéré comme le prototype de ce groupe et les CKBOs sont souvent appelés « cubewanos » (d'après la prononciation anglaise de QB1)[15], [16].

Parmi les cubewanos, on peut citer Quaoar (le plus gros connu, avec environ 1 280 km de diamètre), Ixion ou 1999 TC36 (qui possède un satellite).

La ceinture de Kuiper classique semble être un composite de deux populations distinctes. La première, nommée population « dynamiquement froide », possède des orbites presque circulaires avec une excentricité inférieure à 0,1 et une inclinaison inférieure à 10°, similairement aux planètes. La deuxième, « dynamiquement chaude », possède des orbites nettement plus inclinées sur l'écliptique, jusqu'à 30°. Ces deux populations furent nommées ainsi non pas à cause de leur température, mais par analogie avec les particules d'un gaz dont la vitesse relative s'accroît avec la température[17]. Les deux populations possèdent des compositions différentes ; la population froide est nettement plus rouge que la chaude, suggérant une origine distincte. La population chaude se serait formée près de Jupiter et aurait été éjectée par les géantes gazeuses. La population froide se serait formée plus ou moins à son emplacement actuel, bien qu'elle ait pu être ensuite rejetée vers l'exterieur par Neptune lors de sa migration[2], [18].

Résonances

Distribution des orbites des cubewanos (en bleu), plutinos (en rouge) et objets épars proches (en gris). Le diagramme indique l'inclinaison d'un objet en fonction de son demi-grand axe ; la taille de chaque cercle illustre la taille relative d'un objet par rapport aux autres.

De nombreux objets de la ceinture de Kuiper sont en résonance orbitale avec Neptune ; le rapport de leur période orbitale avec celle de Neptune est une fraction entière. On connait plus de 200 objets en résonance 2:3 (c'est à dire qu'ils effectuent exactement 2 révolution autour du Soleil quand Neptune en fait 3)[19], dont Pluton. Les membres de cette famille portent le nom de plutinos. Parmi les membres les plus grands, on trouve Orcus et Ixion qui font un peu plus de la moitié de la taille de Pluton[20], [21]. Les plutinos possèdent une excentricité élevée, ce qui suggèrent qu'il n'occupent pas leur orbite initiale mais furent déplacés lors de la migration de Neptune[22]. Leur demi-grand axe typique est égal à environ 39,4 UA.

La résonance 1:2 (dont les objets parcourent une demi-orbite pour chacune de Neptune) correspond à des demi-grand axes d'environ 47,7 UA et est peu peuplée[23]. Les objets qui la peuplent sont parfois appelés twotinos. D'autres résonances mineures existent à 3:4, 3:5, 4:7 et 2:5[24]. En outre, Neptune possède un certain nombre de troyens qui occupent ses points de Lagrange L4 and L5, des régions gravitationnellement stables en avance et en retard sur son orbite, et qui sont parfois décrits comme étant en résonance 1:1. L'orbite de ces troyens sont remarquablement stables et il est improbable qu'ils furent capturés par Neptune, mais qu'ils se sont formés en même temps[22].

Il existe une absence relative d'objets possédant un demi-grand axe inférieur à 39 UA, absence qui ne peut pas être expliquée par les résonances actuelles. L'hypothèse couramment acceptée suppose que lors de la migration de Neptune, des résonances orbitales instables parcoururent cette zone dont les objets furent éjectés[24].

Limites

Histogramme du nombre d'objets de la ceinture de Kuiper connus en fonction de leur demi-grand axe.

La résonance 1:2 semble être une limite à la ceinture de Kuiper, au-delà de laquelle peu d'objets sont connus. On ignore s'il s'agit du bord extérieur de la ceinture classique ou juste le début d'une lacune très large. Des objets ont été découverts à la résonance 2:5, vers 55 UA, très en dehors de la ceinture classique ; cependant, les prédictions d'un grand nombre d'objets situés entre ces résonances n'ont pas été confirmées par l'observation[22].

Historiquement, les premiers modèles de la ceinture de Kuiper suggéraient que le nombre de grands objets diminuerait d'un facteur deux au-delà de 50 UA[25] et cette chute brutale, connue comme la « falaise de Kuiper », fut complètement inatendue et, à ce jour, inexpliquée.

Selon Alan Stern du Southwest Research Institute, la cause pourrait en être l'interaction gravitationnelle d'un grand objet planétaire inconnu, de la taille de Mars ou de la Terre[26]. Bernstein, Trilling et al. ont déterminé que le déclin rapide d'objets de plus de 100 km de rayon au-delà de 50 UA est réel et pas juste un biais d'observation[27].

Cette limite ne signifie pas qu'aucun objet n'existe pas plus loin, ni n'exclut l'existence d'une deuxième ceinture de Kuiper plus éloignée. En fait, en 2004, la découverte de Sedna a confirmé l'existence d'objets entre la ceinture de Kuiper et le lointain et hypothétique nuage d'Oort.

Composition

Spectre infrarouge d'Éris (en rouge) et de Pluton (en noire) mettant en évidence leurs lignes d'absoption du méthane communes.

Les études de la ceinture de Kuiper depuis sa découverte ont généralement indiqué que ses membres sont principalement composés de glaces ; un mélange d'hydrocarbures légères (comme le méthane), d'ammoniac et de glace d'eau, une composition qu'ils partagent avec les comètes[28]. La température de la ceinture est d'environ 50 K[29] ce qui permet à ces matériaux de rester solides.

Du fait de leur distance et de leur petite taille, les analyses spectrographiques de la plupart des objets de la ceinture de Kuiper ne permettent pas d'identifier leurs composants. Certains succès ont cependant pu être obtenus[29]. En 1996, des données spectrographiques de 1993 SC furent obtenues, mettant en évidence une composition de sa surface similaire à celle de Pluton ou de la lune de Neptune Triton, possédant de grandes quantités de glace de méthane[30]. De la glace d'eau a été détectée sur plusieurs objets, dont 1996 TO66[31], Huya et 2000 WR106[32]. En 2004, l'existence de glace d'eau cristaline et d'hydrate d'ammoniac fut établie sur Quaoar. Ces deux subtances auraient été détruites si elles avaient existé depuis le début du système solaire, ce qui suggère qu'elles sont apparues à la surface de Quaoar récemment, soit par une activité tectonique interne, soit à la suite d'impacts météoritiques[29].

La couleur des objets de la ceinture de Kuiper fut l'une des premières caractéristiques qu'il fut possible de déterminer[33]. Ces premières données indiquèrent une grande diversité de couleurs, allant du gris au rouge profond[34], suggérant une surface composées d'un vaste ensemble de matériaux, des glaces sales aux hydrocarbures[34] là où les astronomes attendaient des objets uniforméments sombres et ayant perdus leurs glaces volatiles du fait des rayons cosmiques[24]. Diverses explications furent avancées, dont une réalimentation des surfaces par impact ou dégazage[33]. Selon les analyses spectrales des objets de la ceinture de Kuiper connus en 2001 réalisées par Jewitt et Luu, ces variations de couleurs sont trop extrêmes pour être simplement expliquées par des impacts aléatoires[35].

Masse et dimensions

Malgré sa grande étendue, la masse totale de la ceinture de Kuiper est assez faible, estimée à environ un dizième de celle de la Terre[2]. La plupart des objets sont faiblement lumineux, ce qui est en accord avec les modèles de formation par accrétion, dans la mesure où seule une partie des objets possédant une certaine taille furent capable de grossir encore plus. De façon générale, le nombre d'objets d'une certaine taille N est inversement proportionnelle à une certaine puissance q du diamètre D : N ~ D-q/. Cette relation de proportionalité est confirmée par les observations et la valeur de q est estimée à 4 ±0.5 [36]. Dans l'état actuel des connaissances, seule la magnitude des objets est connue ; leur taille est déduite en supposant leur albédo constant.

Origine

On pense que la ceinture de Kuiper est constituée de planétésimaux, des fragments du disque protoplanétaire qui entourait initialement le Soleil et qui n'ont pas réussi à former des planètes, mais seulement de petits corps, le plus grand mesurant moins de 3 000 km de diamètre.

Les modèles de formation du système solaire lui prédisent une masse d'environ 30 masses terrestres[2], nécessaire pour provoquer l'accrétion d'objets de plus de 100 km de diamètre. Seule 1% de cette masse est actuellement observée, une densité trop faible pour expliquer simplement l'existence de ces objets. De plus, l'excentricité et l'inclinaison des orbites dans la ceinture de Kuiper rendent les rencontres plus destructrices que créatrices.

Les simulations informatiques modernent montrent que la ceinture de Kuiper fut fortement influencée par Jupiter et Neptune et qu'Uranus et Neptune se sont sont formées plus proche de Jupiter qu'actuellement avant de migrer vers l'extérieur du système solaire au cours de l'évolution initiale de celui-ci. Il a été montré qu'il est possible que les objets épars puissent faire dériver les orbites des planètes par échange de moment angulaire[37] et les orbites de Jupiter et de Saturne ont pu se retrouver en résonance de façon que Jupiter orbitait exactement deux fois autour du Soleil tandis que Saturne orbitait une fois ; une telle résonance aurait fortement perturbé les orbites d'Uranus et Neptune, provoquant un échange de leur orbite et une migration externe de Neptune dans une proto-ceinture de Kuiper, la perturbant de façon chaotique[38]. Cette migration de Neptune aurait excité et éparpillé de nombreux objets vers des orbites plus lointaines et plus excentriques[39].

L'influence seule de Neptune semble cependant trop faible pour expliquer une perte de masse aussi importante. Les autres hypothèses proposées incluent le passage d'une étoile à proximité ou l'émiettage des petits objets, par collisions, en une poussière suffisamment fine pour être affectée par le rayonnement solaire[40]. Les origines et la structure complexe de la ceinture de Kuiper demeurent mal comprises. La complétion éventuelle du télescope Pan-STARRS, destiné à détecter en grand nombre les petits corps du système solaire, pourrait permettre d'approfondir la question[2].

Principaux objets

Fichier:EightTNOs.png
Dimensions relatives des huit plus grands objets transeptuniens connus par rapport à la Terre.

Pluton

En 2007, Pluton était le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper. Découvert en 1930, il en fut d'ailleurs le seul représentant connu jusqu'en 1992 et la découverte de 1992 QB1. Initialement considéré comme une planète à part entière, la découverte de nombreux objets d'une taille et d'une composition similaires a finalement conduit à le requalifié comme une planète naine.

En dehors de la ceinture de Kuiper, plusieurs objets sont plus grands que Pluton, y compris certains dont on pense qu'ils ont débuté leur existence à l'intérieur de la ceinture, comme Éris, un objet épars environ 27% plus grand, ou Triton, satellite de Ne ptune.

Autres grands objets

Depuis 2000, plusieurs objets d'un diamètre compris entre 500 et 1 200 km (à peu près la moitié de Pluton) ont été découverts dans la ceinture de Kuiper. (50000) Quaoar, un plutino découvert en 2002, mesure plus de 1 200 km de diamètre. 2005 FY9 et 2003 EL61 (découverts en 2005) seraient encore plus grands. Ixion (2001) et Varuna (2000) mesurent environ 500 km de diamètre[2].

Satellites

Parmi les trois plus grands objets de la ceinture de Kuiper, deux possèdent des satellites ; Pluton en possède trois et 2003 EL61 deux. En outre, Éris, un objet épars qui se serait formé dans la ceinture de Kuiper, en possède un. Un plus grand pourcentage des grands objets de cette ceinture possèdent des satelittes que parmi les objets plus petits, suggérant un mécanisme de formation différent[41]. Par ailleurs, 1% des objets seraient des binaires, c'est-à-dire deux objets relativement proches en masse et orbitant l'un autour de l'autre[42]. Pluton et Charon en sont un exemple.

Anciens objets de la ceinture de Kuiper

On pense qu'un certain nombre d'objets du système solaire, bien que ne faisant pas partie de la ceinture de Kuiper, en sont originaire.

Objets épars

Projection des orbites des objets transneptuniens en vue polaire (en haut) et écliptique (en bas). Les objets épars sont tracés en noir, les cubewanos en bleu et les objets en résonance 2:5 avec Neptune en vert.

Les objets épars forment une population peu dense qui s'étend au-delà de la ceinture de Kuiper jusqu'au moins 100 UA. Ils possèdent des orbites fortement elliptiques et inclinées et un périhélie proche du bord de la ceinture ou intérieur à celle-ci. La plupart des modèles de formation du système solaire impliquent des planétoïdes glacés se formant initialement dans la ceinture de Kuiper puis déplacés par des interactions gravitationnelles, particulièrement celles de Neptune. Éris, le plus gros objet transneptunien connu (en 2007), ou (15874) 1996 TL66 en sont deux exemples.

Les centaures, qui ne sont pas normalement considérés comme partie de la ceinture de Kuiper, seraient également des objets épars de cette ceinture, mais qui auraient migrés vers l'intérieur du système solaire plutôt que vers l'extérieur.

Triton

Triton, la lune de Neptune, photographiée par la sonde Voyager 2.

Pendant sa période de migration, Neptune aurait capturé l'un des plus grands objets de la ceinture de Kuiper, l'actuelle lune Triton. Triton est la plus grande lune du système solaire dont l'orbite est rétrograde, ce qui suggère une origine distincte des grandes lunes de Jupiter et Saturne dont on suppose qu'elles se sont formées par accrétion en même temps que la planète autour de laquelle elles orbitent.

Les analyses spectrales de Triton et Pluton montrent qu'ils sont formés des mêmes matériaux, comme le méthane et le monoxyde de carbone. Tout ceci suggère que Triton était à l'origine un membre de la ceinture de Kuiper, capturé lors de la migration de Neptune[43].

Comètes

Fichier:Tempel 1 Deep Impact 5min.jpg
La comète Tempel 1, une comète périodique de la famille de Jupiter, photographiée par la sonde Deep Impact.

Les comètes du système solaire peuvent être grossièrement divisées en deux catégories, suivant la durée de leur période orbitale. On suppose que les comètes à longue période proviennent du nuage d'Oort. Parmi les comètes à courte période, on distingue celles de la famille de Jupiter et celles de la famille de Halley. Ce dernier groupe, nommé d'après son prototype, la comète de Halley, serait originaire du nuage d'Oort mais arait été déplacé vers l'intérieur du système solaire par l'attraction des géantes gazeuses[44]. L'autre groupe proviendrait de la ceinture de Kuiper. Les centaures seraient une population dynamiquement intermédiaire[45].

Malgré leur origine commune probable, les comètes de la famille de Jupiter et les objets de la ceinture de Kuiper présentent de nombreuses différences. Bien que les centaures partagent la coloration rougeâtre de nombreux objets de la ceinture de Kuiper, les noyaux des comètes sont plus bleus, indiquant une composition chimique ou physique différente[44]. Une hypothèse est que la surface des comètes est recouverte par des matériaux plus profonds lorsqu'elles s'approchent du soleil, ce qui enterre les matériaux rouges plus anciens[44].

Historique

Hypothèses

L'astronome Gerard Kuiper, en l'honneur de qui fut nommée la ceinture de Kuiper.

Depuis la découverte de Pluton en 1930, il a été postulé que d'autres corps pourraient partager sa situation. La région appelée ceinture de Kuiper de nos jour a été théorisée sous diverses formes pendant des décennies, mais ce n'est qu'en 1992 que la première observation directe d'un de ses membres a été réalisée. Le nombre et la variété des spéculations rendent difficile la détermination de la première personne a l'avoir proposée.

Le premier astronome a avoir suggéré l'existence d'une population transneptunienne est Frederick C. Leonard. En 1930, peu après la découverte de Pluton, il se demanda si Pluton n'était que le premier d'une série de corps « ultra-neptuniens »[46].

En 1943, dans le Journal of the British Astronomical Association, Kenneth Edgeworth émis l'hypothèse que, dans la région au-delà de Neptune, le matériau de la nébuleuse solaire était trop espacé pour se condenser en planètes, mais forma plutôt une myriade de petits corps[24].

En 1951, dans un article du journal Astrophysics, Gerard Kuiper spécula sur un disque similaire s'étant formé dans l'évolution primordiale du système solaire ; cependant, il ne pensait pas qu'une telle ceinture existait toujours. Kuiper se basait sur une estimation commune à l'époque de la masse de Pluton comme égale à celle de la Terre, lequel aurait alors éparpillé les petits corps vers le nuage d'Oort ou en dehors du système solaire. Selon la formulation de Kuiper, il n'existerait plus aucune ceinture de Kuiper[47].

L'hyporhèse prit des formes diverses au fil des décénies suivantes : en 1962, le physicien Al G.W. Cameron postula l'existence d'une « énorme masse de petits matériaux aux frontières du système solaire »[24], tandis qu'en 1964, Fred Whipple estima qu'une « ceinture cométaire » pourrait être assez massive pour causer les écarts de l'orbite d'Uranus qui avaient initié la recherche de la planète X, ou au moins pour affecter l'orbite des comètes connues.[48]. Les observations démentirent cette hypothèse[24].

En 1977, Charles Kowal découvrit Chiron, un planétoïde glacé en orbite entre Saturne et Uranus[49]. En 1992, Pholus fut découvert sur une orbite similaire[50]. Actuellement, une population entière de corps analogue aux comètes les centaures, est connue dans cette région entre Jupiter et Neptune. Leurs orbites sont instables au delà de la centaine de millions d'années, une durée de vie brève par rapport à l'âge du système solaire. Depuis la découverte de Chiron, les astronomes spéculèrent ainsi qu'ils devaient être réalimentés par un réservoir externe[24].

L'étude des comètres apporta d'autres preuves de l'existence de la ceinture. Les comètes sont une durée de vie finie, l'approche du Soleil sublimant leur surface et les réduisant petit à petit : leur population doit être réalimentée pour demeurer visible de nos jours[44]. Si l'origine des comètes de longue période est le nuage d'Oort, l'existence de comètes à courte période était moins bien expliquée, sauf à penser qu'elle étaient toutes des comètes à longue période déviées par les géantes gazeuses. Dans les années 1970, la vitesse de découverte de telles comètes devint contradictoire avec une origine unique dans le nuage d'Oort[24]. En 1980, Julio Fernandez estima que pour chaque comète déviée dans le système solaire interne depuis le nuage d'Oort, 600 devaient être éjectées dans l'espace interstellaire. Il spécula qu'une ceinture cométaire située entre 35 et 50 UA était nécessaire pour rendre compte du nombre de comètes observées[51]. En 1988, Martin Duncan, Tom Quinn et Scott Tremaine effectuèrent un ensemble de simulations informatiques pour déterminer sir toutes les comètes observées pouvaient provenir du nuage d'Oort. Ils conclurent que celui-ci ne pouvait pas rendre compte des comètes à courte période, en particulier car celles-ci sont situées près du plan de l'ecliptique, tandis que les comètes du nuages d'Oort viennent de l'ensemble du ciel. Les simulations collaient au mieux aux observations lorsqu'une ceinture analogue à celle décrite par Fernandez était incluse[52]. Il semblerait que ce soit parce que les termes « Kuiper » et « ceinture cométaire » apparaissaient dans la première phrase de la publication de Fernandez que Tremaine nomma cette région la « ceinture de Kuiper »[24].

Observations

En 1987, l'astronome David Jewitt, alors au MIT, devint de plus en plus perplexe quand au « vide apparent du système solaire externe »[53]. Il encouragea Jane Luu, alors étudiante, à l'aider à localiser un autre objet au-delà de l'orbite de Pluton[24]. À l'aide de télescopes de l'observatoire de Kitt Peak en Arizona et du Cerro Tololo Inter-American Observatory au Chili, Jewitt et Luu conduisirent leur rechercher de la même façon que Clyde Tombaugh et Charles Kowal, avec un comparateur à clignotement[24]. Après cinq années de recherche, le 30 août 1992, Jewitt et Luu annoncèrent « la découverte de l'objet candidat à la ceinture de Kuiper » (15760) 1992 QB1[53]. Six mois plus tard, il découvrirent un deuxième objet dans la région, 1993 FW[54].

Exploration

Fichier:New horizons Pluto.jpg
Vue d'artiste de la sonde New Horizons survolant Pluton.

La ceinture de Kuiper n'a pour l'instant jamais été explorée par une sonde spatiale. Cependant, la mission New Horizons, lancée le 19 janvier 2006, doit survoler Pluton le 14 juillet 2015 et ultérieurement, si les circonstances le permettent, un autre objet de la ceinture de Kuiper dont le choix n'est pas encore arrêté.

Autres systèmes planétaires

Photographie par le télescope spatial Hubble de disques de débris autour des étoiles HD 53143 (à gauche) et HD 139664 (à droite).

En 2996, on connaissait neuf autres étoiles entourées par des structures analogues à la ceinture de Kuiper. On en distingait deux catégories : les ceintures larges, d'un rayon supérieur à 50 UA, et les ceintures étroites, avec un diamètre compris entre 20 et 30 UA et des limites relativement bien définies.

La plupart des disques de débris connus autour d'autres étoiles sont assez jeunes. Ceux découverts autour des étoiles HD 53143 et HD 139664 sont cependant suffisamment âgés (environ 300 millions d'années) pour être dans une configuration stable[55].

Voir aussi

Liens internes

Liens externes

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Notes et références

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