Démêler le Bonhomme de Neige Cosmique : Les Scientifiques Éludent la Formation Particulière d'Arrokoth

France - Agence de presse Ekhbary

Démêler le Bonhomme de Neige Cosmique : Les Scientifiques Éludent la Formation Particulière d'Arrokoth

Le 1er janvier 2019, la mission New Horizons de la NASA a marqué l'histoire en devenant la première sonde spatiale à effectuer un survol rapproché d'Arrokoth, un objet de la ceinture de Kuiper (KBO) situé au-delà de l'orbite de Pluton. Mais la plus grande réussite ne fut pas seulement le survol, mais les images capturées, qui ont révélé un objet au profil distinctif en forme de bonhomme de neige, surprenant et laissant perplexes les astronomes du monde entier. Depuis lors, les scientifiques se sont lancés dans un débat intense sur la manière dont de tels objets singuliers pourraient se former dans les confins glacials et lointains de notre système solaire. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université d'État du Michigan (MSU) pensent avoir trouvé la réponse, et elle est remarquablement simple : l'effondrement gravitationnel.

Arrokoth réside dans la ceinture de Kuiper, une vaste région glacée au-delà de l'orbite de Neptune, peuplée de millions de corps glacés souvent appelés « icétéroïdes ». Ces objets sont des vestiges intacts des premiers jours du système solaire, préservant des conditions et des compositions datant de près de 4,5 milliards d'années. Les planétésimaux, les blocs de construction des planètes, se sont également formés à partir du disque rotatif de gaz et de poussière qui entourait notre jeune Soleil après son propre effondrement gravitationnel. Ce qui a rendu Arrokoth si déconcertant, c'est qu'environ 1 KBO sur 10 est, en fait, un « binaire de contact » – deux objets distincts qui ont fusionné d'une manière qui semble remarquablement douce, résultant en des formes uniques comme le bonhomme de neige.

Les modèles informatiques précédents ont longtemps eu du mal à expliquer cette formation. Ces modèles, souvent basés sur la dynamique des fluides, avaient effectivement exclu la possibilité que des objets forment des formes aussi uniques et stables. De plus, d'autres théories qui postulaient des événements uniques ou des phénomènes rares ne pouvaient pas expliquer la fréquence observée de ces binaires de contact. Le défi était de trouver un mécanisme capable d'expliquer non seulement la forme spécifique d'Arrokoth, mais aussi le fait qu'il fasse partie d'une classe plus répandue d'objets cosmiques.

C'est là qu'intervient l'équipe de l'Université d'État du Michigan, dirigée par l'étudiant diplômé Jackson Barnes et encadrée par le professeur Seth Jacobson, un auteur principal de l'article. L'équipe a développé des simulations révolutionnaires en utilisant le cluster de calcul haute performance de la MSU à l'Institute for Cyber-Enabled Research (ICER). Contrairement à leurs prédécesseurs, ces simulations ont été les premières à être fondées sur les principes de l'effondrement gravitationnel. Les résultats ont été frappants : les simulations ont non seulement reproduit avec succès le profil distinctif d'Arrokoth en forme de bonhomme de neige, mais ont également créé un scénario plus réaliste dans lequel ces objets se forment régulièrement. Comme l'a expliqué le professeur Jacobson dans un communiqué de presse de la MSU : « Si nous pensons que 10 % des objets planétésimaux sont des binaires de contact, le processus qui les forme ne peut pas être rare. L'effondrement gravitationnel correspond parfaitement à ce que nous avons observé. »

Les simulations illustrent un processus captivant : au début du système solaire, alors que les planétésimaux se formaient à partir du disque de matière en rotation, ces objets étaient parfois déchirés par la force de rotation du disque, formant deux objets distincts qui orbitaient ensuite l'un autour de l'autre. Au fil du temps, les orbites de ces objets spiralaient progressivement vers l'intérieur jusqu'à ce qu'ils entrent en contact et fusionnent, conservant de manière cruciale leurs formes rondes d'origine. Ce processus de fusion douce est essentiel pour préserver l'apparence distinctive en forme de bonhomme de neige, car il n'implique pas de collisions violentes qui déformeraient la structure.

De plus, leurs résultats ont montré que ces binaires de contact restent intacts en évitant efficacement les collisions avec d'autres objets, une observation qui s'aligne parfaitement avec les données réelles ; la plupart des binaires ne montrent aucune indication de cratères. Cette découverte confirme quelque chose que les scientifiques soupçonnaient depuis un certain temps mais n'avaient pas pu tester empiriquement. Le modèle créé par Barnes et ses collègues est le premier à reproduire avec succès les binaires de contact en tenant compte de la physique nécessaire. L'équipe ne s'arrête pas là ; elle travaille actuellement sur une nouvelle simulation pour mieux modéliser le processus d'effondrement gravitationnel, qui, ils l'espèrent, permettra de prédire d'autres objets exotiques découverts dans le système solaire externe. Cette recherche pionnière, intitulée « Formation directe de planétésimaux binaires de contact par effondrement gravitationnel », a été publiée dans les *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society* (MNRAS), ouvrant un nouveau chapitre dans notre compréhension des origines de notre système solaire.

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