Nous avons compris comment se forment les objets spatiaux en forme de bonhommes de neige : un « câlin » entre des débris primordiaux a créé ces capsules du temps, restées intactes pendant 4,5 milliards d’années.
Aux confins lointains de notre système solaire, au-delà de l’orbite de Neptune, flottent des reliques glacées qui conservent les secrets de notre genèse planétaire. Parmi elles, se distinguent les dits « binaires de contact » : des objets étranges composés de deux lobes sphériques reliés par un fin « cou », donnant une apparence incroyablement proche d’un bonhomme de neige.
Pendant des années, les astronomes se demandaient comment ces structures fragiles pouvaient se former et survivre. Aujourd’hui, une étude – publiée dans Monthly Notices – dirigée par Jackson Barnes et Seth Jacobson de l’Université d’État du Michigan (MSU) apporte une preuve d’un processus aussi simple qu’élégant : l’effondrement gravitationnel.
Au-delà du chaos : Jusqu’à récemment, les modèles mathématiques avaient du mal à reproduire ces formes. La raison ? Ils traitaient les planétésimales primordiaux comme des masses fluides. Dans ces simulations, deux objets qui entrent en contact finissaient inévitablement par fusionner en une sphère parfaite, effaçant toute trace de la structure bilobée. Cependant, grâce à la puissance de calcul de l’ICER (Institute for Cyber-Enabled Research), Barnes a introduit une variable fondamentale : la résistance structurelle. Au lieu de se comporter comme des gouttes d’eau, les corps dans ses simulations conservent leur rigidité.
« Si 10 % des objets de la Ceinture de Kuiper sont des binaires de contact, le mécanisme de formation ne peut pas être un événement rare », explique le professeur Jacobson. « L’effondrement gravitationnel est l’explication la plus naturelle et statistiquement probable ».
Une recette « spatiale ». Le processus décrit par la recherche s’articule en étapes précises qui reflètent la propre naissance du système solaire : d’abord on observe une instabilité de flux : dans un disque primordiale de gaz et de poussières, de petits caillots glacés commencent à s’agréger. Puis une fragmentation de la nébuleuse : la nébuleuse de débris, tournant sur elle-même, s’effondre sous son poids mais se divise souvent en deux ou plusieurs fragments principaux qui commencent à s’orbites les uns autour des autres. Enfin l’étreinte finale : en raison de l’interaction avec les débris résiduels et de la dissipation d’énergie, les orbites des deux corps se resserrent en spirale. L’impact n’est pas cataclysmique, mais un contact « doux », quasi un appui, qui préserve la sphéricité des deux lobes.
L’héritage de New Horizons L’intérêt pour ces « bonhommes de neige » a explosé en janvier 2019, lorsque la sonde NASA New Horizons a survolé Arrokoth (anciennement connu sous le nom Ultima Thule). Les images ont montré un objet incroyablement intact, exempt de cratères d’impact violents et avec une coloration rouge uniforme.
Des détails scientifiques supplémentaires suggèrent que ce « moelleux » dans l’union n’est possible que si la vitesse d’impact est inférieure à celle d’un homme qui court (quelques mètres par seconde). Si l’impact avait été plus rapide, les deux lobes se seraient fracturés ou fusionnés en se déformant complètement.
Pourquoi est-ce important. Ces objets sont des capsules temporelles. Puisque la Ceinture de Kuiper est peu peuplée, les binaires de contact sont restés intacts pendant 4,5 milliards d’années. Étudier ces objets permet d’observer les « briques » originelles à partir desquelles se sont formés les géants de glace. Le succès du modèle de Barnes ouvre désormais la voie à la compréhension de systèmes encore plus complexes, tels que les systèmes triples ou les binaires avec de petites lunes, suggérant que notre Système solaire externe est peuplé d’une véritable « famille » de géants de glace en miniature, prêts à être découverts par de futures missions spatiales.
