Makémaké présente unalbédo élevé de plus de 0,8, indiquant que sa surface est très réfléchissante. Combiné à satempérature moyenne très faible d'environ35 K (−238 °C), cela permet de suggérer que sa surface est majoritairement composée de glaces deméthane et d'éthane mais qu'elle est, à l'inverse d'autres objets similaires, relativement dépourvue d'azote. De plus, la présence detholins lui confère une apparence rougeâtre, similaire à la couleur de lasurface de Pluton. Toutefois, les données obtenues grâce à uneoccultation stellaire en 2011 suggèrent qu'elle ne possèderait pas d'atmosphère significative, contrairement à l'atmosphère plutonienne.
Le, l'équipe de Caltech découvre un troisième objet : Makémaké. En raison de la proximité de la découverte avec la fête dePâques, ils lui donnent comme surnom « Easter Bunny » (lapin de Pâques) et commenom de code K50331A[9]. Plus précisément, ils constatent que l'objet est très similaire à Santa, possédant une orbite et une distance au Soleil similaire, et se trouvant dans la mêmeconstellation : laChevelure de Bérénice[9]. Cependant, l'équipe de Caltech décide de n'annoncer publiquement aucune de ces découvertes : elle garde le secret sur l'existence d'Éris ainsi que de plusieurs autres grandsobjets transneptuniens, en attendant des observations supplémentaires pour mieux déterminer leur nature[10],[11],[12],[13].
Des images depré-découvertes sont ensuite obtenues, les plus anciens clichés de Makémaké ayant été retrouvés sur plusieurs diapositives de l'observatoire Palomar datant d'une période s'étalant du au, sans qu'elle ne soit relevée à l'époque[14].
L'annonce publique d'Éris et de Hauméa est initialement prévue pour septembre ou lors de conférences internationales, et celle de Makémaké est planifiée pour légèrement plus tard car l'équipe de Caltech n'avait alors pas conduit suffisamment d'observations complémentaires[15]. Cependant, ce calendrier est grandement précipité par l'annonce de ladécouverte de Hauméa par une équipeespagnole dirigée parJosé Luis Ortiz Moreno de l'Instituto de Astrofísica de Andalucía[16].
Ladécouverte de Hauméa, ici imagée parHubble avec ses lunesHiʻiaka etNamaka, par une autre équipe que Caltech précipite l'annonce de la découverte de Makémaké.
Le, l'équipe de Caltech publie un résumé en ligne d'un rapport destiné à présenter Hauméa en septembre où il est précisé que l'objet pourrait être plus grand et plus brillant que tout objet précédemment connu dans laceinture de Kuiper[10],[17],[18]. Une semaine plus tard, l'équipe espagnole, annonçant que Pablo Santos Sanz — un élève de José Luis Ortiz — a découvert l'objet indépendamment le grâce à des images datant de à l'observatoire de Sierra Nevada, envoie en premier un rapport auCentre des planètes mineures (MPC) qui est officiellement diffusé le[19],[20]. Dans uncommuniqué de presse publié le jour même, l'équipe de José Luis Ortiz qualifie Hauméa de« dixième planète »[21], choix que Mike Brown critiquea posteriori car l'équipe espagnole n'avait pas assez d'informations pour l'affirmer, notamment sur sa masse[22].
Mike Brown se rend rapidement compte qu'il s'agit du même objet qu'il suivait et qu'il est possible d'accéder directement aux rapports de l'observatoire de Kitt Peak, qu'il avait utilisés pour des vérifications d'orbites, en cherchant viaGoogle le code utilisé dans son rapport public[23],[24],[25]. Il constate alors que les positions deXena (Éris) et d'Easter Bunny (Makémaké) sont accessibles[26],[27]. Craignant de se faire également doubler pour celles-ci, il décide de ne pas attendre octobre pour les révéler et envoie le jour même au MPC les informations permettant d'officialiser leur découverte, qui sont donc aussi publiées le[28],[29],[30]. Le soir, lebureau central des télégrammes astronomiques (CBAT) publie une circulaire annonçant l'annonce de la découverte presque simultanée des trois grands objets et attribue2005 FY9 comme désignation temporaire à l'objet[31],[27]. Mike Brown fait en parallèle une conférence de presse sur le sujet de la découverte d'Éris — le plus grand objet des trois, dépassant notamment en taille Pluton —, la présentant comme la dixième planète plutôt que Hauméa[24]. Si la paternité de la découverte de Hauméa est discutée entre l'équipe espagnole et Caltech en raison de cette controverse, la première ayant notamment été accusée defraude scientifique par la seconde, l'équipe américaine est totalement reconnue comme découvreurs d'Éris et de Makémaké[24],[32],[33].
Lors de sa découverte,2005 FY9 est provisoirement surnomméeEaster Bunny (lelapin de Pâques enanglais) parMichael E. Brown et son équipe en raison de la date de sa découverte le, quelques jours aprèsPâques[34],[35]. Cependant,Govert Shilling rapporte que Mike Brown aurait dans un premier temps souhaité surnommer l'objet « Dead Pope » (pape mort) en référence à la mort alors imminente du papeJean-Paul II, avant d'en être dissuadé par sa femme Diane[15].
Easter Bunny reste un surnom et l'équipe doit songer à un nom permanent pour l'objet, privilège qu'ils ont en tant que découvreurs. D'abord, ils pensent à nommer le corpsÉostre (en anglaisEostre,Oestre,Oster ou encore d'autres formes), ladivinité anglo-saxonne dont est tiré le nomEaster, traduction de « Pâques »[36],[33]. Toutefois, un tel nom s'avère impossible car il existe déjà l'astéroïde(343) Ostara[37]. Ils pensent ensuite àManabozho (ou Nanabozo),esprit farceur ayant généralement l'apparence d'unlapin (en référence au lapin de Pâques) dans la mythologie desAnishinaabe, mais ils abandonnent également cette idée à cause de la terminaison en -bozo qui s'avère péjorative du fait de potentielles références àBozo le clown[36]. Finalement, ils proposentMakemake à l'Union astronomique internationale d'aprèsMake-make,divinitédémiurge de la fertilité dans lamythologiepolynésienne de l'île de Pâques[36],[38],[39]. Cela permet de conserver la première référence à Pâques tout en se pliant aux usages de l'UAI qui veulent que les objets classiques de la ceinture de Kuiper (oucubewanos) soient nommés d'après lepanthéon des anciennes mythologies[28],[40],[34]. Makémaké reçoit officiellement son nom en[38],[41].
Le, l'UAI, lors d'une réunion de son comité exécutif àOslo, précise ce système de classification en créant une sous-classe deplanète naine, lesplutoïdes, spécifiquement pour les planètes naines trouvées au-delà de l'orbite deNeptune[46],[47],[48]. Un mois plus tard, en, l'UAI fait de Makémaké la quatrième planète naine et le troisième plutoïde du Système solaire simultanément à l'attribution de son nom[28],[38],[41]. Cela signifie qu'elle orbite autour du Soleil et qu'elle est suffisamment massive pour avoir été arrondie par sa propre gravité, mais qu'elle n'est pas parvenue aunettoyage du voisinage de son orbite[49].
Tracé de l'orbite de Makémaké (en vert) comparée à celle des planètes et d'autres objets transneptuniens. Elle est notamment similaire à celle deHauméa (en bleu clair). Les positions des objets sont prises le 01/01/2018.
Dans les années 2020, Makémaké est à une distance d'un peu plus de 52,5 unités astronomiques (UA) (7,78 × 109km) duSoleil et s'approche progressivement de sonaphélie à 52,76 UA qu'elle atteindra en 2033[50],[51]. Makémaké possède uneorbite très similaire à celle deHauméa[28] : elle possède une forteinclinaison orbitale à29 degrés de l'écliptique et uneexcentricité orbitale modérée d'environ 0,16[52],[1],[53]. Néanmoins, l'orbite de Makémaké est légèrement plus éloignée du Soleil que celle de Hauméa, avec à la fois un plus granddemi-grand axe (45,430 UA contre 43,116 UA) et unpérihélie plus éloigné (38,104 UA contre 34,647 UA)[1],[53]. Au niveau de cedemi-grand axe, il faut près de six heures et demie aux rayons duSoleil pour atteindre la planète naine[34]. Sapériode orbitale dépasse les 306 ans, soit plus que les 248 années pourPluton et les 283 années pour Hauméa[34],[1],[53],[54].
Makémaké est un objet classique de laceinture de Kuiper, aussi appelécubewano, ce qui signifie que son orbite est suffisamment éloignée de Neptune pour rester stable au cours de l'histoire duSystème solaire, et elle est même probablement le plus large d'entre eux[55],[56],[57]. Contrairement auxplutinos, qui peuvent croiser l'orbite de Neptune en raison de leurrésonance orbitale 2:3 avec la planète, les objets classiques ont un périhélie plus éloigné du Soleil, libre de touteperturbation de Neptune[58]. De tels objets ont des excentricités relativement faibles (en général inférieures à 0,2) et orbitent autour du Soleil de la même manière que les planètes. Makémaké correspond plutôt à la classe des cubewanos« dynamiquement chauds », en conséquence de son inclinaison orbitale relativement élevée de 29° par rapport aux autres membres de cette population[28],[59],[60].
Makémaké est depuis sa découverte le deuxième objet transneptunien le plus brillant après Pluton — qui est environ cinq fois plus brillante —, avec unemagnitude apparente à l'opposition de 17[28],[50],[61], carÉris — bien que plus grande et avec un fortalbédo — est plus éloignée du Soleil et de la Terre[34]. Elle est actuellement dans la constellation de laChevelure de Bérénice et passera dans celle duBouvier en 2027[51]. Elle est suffisamment visible pour être observée avec untélescope amateur[62],[63],[64].
Similairement avec les autres objets transneptuniens, il est difficile de déterminer la taille exacte de Makémaké[68]. En 2010, une étude comparative des observations destélescopes spatiauxSpitzer etHerschel duspectre électromagnétique de la planète naine avec celui de Pluton aboutit à une estimation du diamètre de Makémaké allant de 1360 à 1 480 km[69],[68].
Comparaison de la taille de Makémaké avec celle des autres plus grands objets transneptuniens.
Animation d'une rotation de Makémaké à partir d'un modèle 3D réalisé par laNASA[72].
En ce qui concerne sapériode de rotation, une première étude la fixe en 2009 à 7,771 0 ± 0,003 0 heures, après avoir exclu une autre période de 11,41 heures car celle-ci serait la conséquence d'unrepliement de spectre (oualiasing)[73]. Toutefois, une étude de 2019 réalisée à partir de données s'étalant de 2006 à 2017 aboutit à une nouvelle période de rotation plus élevée de 22,826 6 ± 0,000 1 heures[5]. Cela demeure toutefois cohérent avec la précédente étude car il s'agit du double de la période auparavant exclue. Cette lente période de rotation, similaire à celles de la Terre ou de Mars[34], pourrait être une conséquence de l'accélération par effet de marée de son satellite, MK 2, et d'un potentiel autre grand satellite encore inconnu[5].
L'amplitude de lacourbe de lumière de Makémaké est très faible, faisant 0,03 mag[2],[5]. Il a un temps été pensé que cela était dû au fait qu'un pôle de Makémaké pointait vers la Terre[2], cependant le plan orbital de MK 2 — qui doit probablement être proche du plan de l'équateur de Makémaké du fait desforces de marée — indique plutôt que c'est en réalité l'équateur de Makémaké qui pointe vers la Terre[74].
Similairement àcelle de Pluton et de façon bien plus prononcée que celle d'Éris, la surface de Makémaké apparaît rouge dans lespectre visible[62],[34]. Depuis 2006, il est constaté que lespectre électromagnétique procheinfrarouge est marqué par la présence de largesbandes d'absorption deméthane (CH4)[68],[75]. Du méthane est également observé sur Pluton et Éris, mais la première étude indique que leur signature spectrale y est beaucoup plus faible comparativement à Makémaké[75]. En 2020, une nouvelle étude trouve que les bandes d'absorption du méthane de Makémaké et d'Éris sont en réalité similaires[76].
L'analyse spectrale de la surface de Makémaké révèle que ce méthane doit être présent sous forme de gros grains d'au moins un centimètre de large[68],[62],[34],[78]. En plus du méthane, de grandes quantités d'éthane et detholins ainsi que de plus petites quantités d'éthylène, d'acétylène et d'alcanes de masse élevée — comme lepropane — pourraient être présents, probablement créés par laphotolyse du méthane par lerayonnement solaire[68],[78],[79]. Ces tholins sont certainement responsables de la couleur rouge du spectre visible, comme pour Pluton[68]. Bien qu'il existe des preuves de la présence de glace d'azote à la surface, au moins mélangée à d'autres glaces, son abondance reste bien plus faible que celle trouvée sur Pluton ou surTriton, où il compose plus de 98 % de lacroûte[80],[81]. Ce manque relatif de glace d'azote suggère que sa réserve d'azote se serait épuisée au cours de l'histoire du Système solaire[62],[78],[81],.
Lesphotométries dans l'infrarouge lointain (24-70 μm) etsubmillimétrique (70-500 μm) réalisées par lestélescopes spatiauxSpitzer etHerschel révèlent en 2010 que la surface de Makémaké ne serait pas homogène[68],[69]. Bien que la majorité de la surface soit recouverte de glaces d'azote et de méthane, dont l'albédo varie de 78 à 90 %, 3 à 7 % de celle-ci serait composée de petites taches de terrain très sombre dont l'albédo n'est que de 2 à 12 %[69]. Cependant, d'autres expériences remettent ensuite en cause ce résultat en 2015 et en 2017, expliquant ces variations d'albédo par une différence d'abondance des matériaux organiques complexes ou trouvant que la variation dans les spectres était négligeable, arrivant donc à la conclusion que la surface de Makémaké serait plutôt homogène[82],[83]. Par ailleurs, ces études et observations ont pour la plupart été réalisées avant la découverte du satelliteS/2015 (136472) 1 (surnommé MK 2) ; ainsi, ces petites taches sombres pourraient être dues à l'observation de la surface sombre du satellite plutôt que par des caractéristiques de la surface de Makémaké[84],[85],[86]. Finalement, une étude de 2019 reposant sur des observations optiques réalisées de 2006 à 2017 par Hromakinaet al. conclut que de petites variations de lacourbe de lumière de la planète naine seraient dues à des hétérogénéités sur sa surface mais que celles-ci étaient trop faibles pour avoir été détectées parspectroscopie[5].
La présence deméthane et d'azote dans le spectre de Makémaké a un temps fait suggérer aux astronomes que la planète naine pourrait avoir uneatmosphère passagère semblable àcelle de Pluton près de sonpérihélie[34],[75],[78]. L'existence d'une telle atmosphère fournirait également une explication naturelle à l'épuisement de l'azote : puisque la gravité de Makémaké est plus faible que celle de Pluton, Éris etTriton, une grande quantité d'azote aurait été perdue parévasion atmosphérique. Le méthane étant plus léger que l'azote mais avec unepression de vapeur saturante significativement inférieure aux températures trouvées à la surface de Makémaké — allant d'environ32 K (−241 °C) à44 K (−229 °C) en fonction du modèle choisi[3] —, ceci gêne son évasion et explique une abondance relative de méthane[87]. Toutefois, l'étude de l'atmosphère de Pluton grâce à la sondeNew Horizons suggère que le méthane, plutôt que l'azote, est le gaz qui s'échappe le plus par évasion atmosphérique, ce qui implique que l'absence d'azote sur Makémaké aurait une origine différente et plus complexe[88],[89]. Des observations de 2024 du télescopeJames Webb suggèrent que ce méthane est d'originegéochimique.
Cependant, l'occultation stellaire de Makémaké devant une étoile de18e magnitude de laChevelure de Bérénice le permet de remettre en cause l'existence d'une atmosphère en trouvant une pression beaucoup plus faible que celle qui était attendue[90],[3],[70]. Ainsi, la planète naine serait dépourvue d'atmosphère substantielle et la pression résiduelle des molécules en surface correspondrait à unepression atmosphérique maximale de4 à 12nanobars, ce qui est inférieur au cent-millionième de l'atmosphère terrestre et au millième de l'atmosphère plutonienne[70].José Luis Ortiz, de l'Institut d'astrophysique d'Andalousie et co-auteur de l'étude, conclut après avoir observé le passage de Makémaké depuis seize différents observatoires enAmérique du Sud que« lorsque Makémaké passe devant l'étoile et occulte sa lumière, l'étoile disparaît et réapparaît de manière très abrupte, au lieu de s'estomper et de se« rallumer » progressivement. Cela signifie que la petite planète naine n'a pas d'atmosphère significative »[70],[71]. Même si elle ne possède actuellement pas d'atmosphère, il n'est pas exclu qu'elle en développe une lorsqu'elle se rapprochera de son périhélie dans les siècles à venir, grâce à lasublimation du méthane[90].
Comparativement àÉris qui possède un satellite naturel,Hauméa deux etPluton cinq, Makémaké a un temps été considérée comme un« intrus » parmi les planètes naines transneptuniennes (plutoïdes) car aucun satellite ne lui était alors connu. Cependant, cela change en lorsqu'il est annoncé qu'elle possède au moins unsatellite naturel :S/2015 (136472) 1, surnomméMK 2 dans l'attente d'une désignation définitive[34],[85]. Cela permet de renforcer l'idée que la majorité des planètes naines transneptuniennes possèdent des satellites naturels[86]. Par ailleurs, un autre grand satellite pourrait orbiter autour de Makémaké en plus de MK 2, ce qui expliquerait mieux des anomalies relevées dans sonspectre électromagnétique[5].
Une fois que l'orbite de ce satellite sera connue avec précision, il deviendra possible de mieux mesurer la masse et la densité de Makémaké, ce qui est primordial pour la compréhension et la comparaison des objets transneptuniens[86],[95]. L'équipe des découvreurs, Alex H. Parkeret al., a ainsi réalisé des demandes pour que de nouvelles observations de longue durée de Makémaké et de(225088) Gonggong — autour de laquelle un petit satellite sombre similaire,Xiangliu, a également été découvert en 2016 — soient réalisées parHubble afin de pouvoir observer plusieurs orbites de leurs satellites respectifs[97],[98]. Une meilleure détermination de l'orbite permettra aussi de savoir si le satellite a été créé par une collision comme la majorité des autres satellites d'objets transneptuniens ou, si elle est plus elliptique que prévu, par unecapture[95].
Par ailleurs, l'existence de ce satellite donne une piste permettant d'expliquer une incohérence apparente dans le spectre infrarouge de la planète naine : la plupart de la surface est une zone brillante et froide mais certaines parties apparaissent comparativement plus chaudes et plus sombres, ce qui peut s'expliquer par les passages deMK 2[85],[86].
Makémaké n'a jamais été survolée par unesonde spatiale mais dans les années 2010, à la suite du succès du survol de Pluton parNew Horizons, plusieurs études sont menées pour évaluer la faisabilité d'autres missions de suivi pour explorer laceinture de Kuiper et au-delà[99]. Des travaux préliminaires d'élaboration de sonde destinée à l'étude du système existent, la masse de la sonde, la source d'alimentation énergétique et les systèmes de propulsion étant des domaines technologiques clés pour ce type de mission[100],[101].
Il est estimé qu'une mission desurvol de Makémaké pourrait prendre au moins seize ans en utilisant uneassistance gravitationnelle deJupiter, sur la base d'une date de lancement le ou le. Makémaké serait approximativement à 52 UA duSoleil à l'arrivée de la sonde[100].
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