Laplanète nainePluton est le premier objet transneptunien à avoir été découvert, mais c'est la découverte de(15760) Albion en 1992 qui a déclenché la recherche d'autres objets transneptuniens.
Lagravitation, la force d'attraction entre toute matière, attire également les planètes. En raison des légères perturbations observées sur les orbites des planètes connues au début desannées 1900, on a supposé qu'il devait y avoir, au-delà deNeptune, une ou plusieurs autres planètes non identifiées. La recherche de ces dernières mena à la découverte dePluton en 1930 et, par la suite, à celle de quelques autres objets significatifs. Cependant, ces objets ont toujours été trop petits pour expliquer les perturbations observées, mais des estimations révisées de la masse de Neptune ont montré que le problème était factice.
Némésis, l'étoile-compagne hypothétique duSoleil, serait tombée sous la définition d'objet transneptunien, mais il semble qu'il n'existe aucune étoile de ce genre.
Orbite : 6,0a > a < 30,1UA, ces objets ont un demi-grand axe inférieur à celui de Neptune[2] et ne sont donc pas des transneptuniens. Les objets allant au-delà de l'orbite de Neptune sont desposéidocroiseurs.
À ce jour les astronomes ne se sont pas mis d'accord entre eux sur une définition précise et certains incluent ici les objets pouvant croiser les planètes géantes[3] et ayant una supérieur à la valeur donnée ci-dessus et sont donc des transneptuniens de fait.
À l'exception de 2:3 et 1:2, les objets occupant les autres résonances sont peu nombreux. Ces deux résonances constituent les limites conventionnelles de la Ceinture principale, peuplée par les objets dits classiques, non résonants (cubewanos).
Le diagramme illustre la distribution des transneptuniens connus (jusqu’à 70 ua) en relation avec les orbites des planètes et descentaures. Les différentsgroupes sont représentés en couleurs différentes. Les objets enrésonance orbitale sont marqués en rouge (lesastéroïdes troyens de Neptune en 1:1, lesplutinos en 2:3, les objets en 1:2,twotinos en anglais, plus quelques petites familles. Le terme Ceinture de Kuiper (Kuiper belt) regroupe les objets dits classiques (cubewanos, en bleu) avec les plutinos et les objets en 1:2 (en rouge).Les objets épars (scattered disk) s’étendent bien au-delà du diagramme avec des objets connus à distance moyenne au-delà 500 ua (Sedna) et l’aphélie supérieur à 1000ua[4] ((87269) 2000 OO67).
On pense généralement que les transneptuniens sont composés surtout de glaces et recouverts descomposés organiques — notamment dutholin — issus des radiations. Toutefois, la confirmation récente de la densité deHauméa (2,6 à 3,4g·cm-3) implique une composition surtout rocheuse (à comparer avec la densité dePluton :2,0g·cm-3).
Compte tenu de lamagnitude apparente des transneptuniens (> 20, sauf les plus grands), l’étude physique se limite à :
la mesure des émissions thermiques ;
les indices de couleur (les comparaisons des magnitudes à travers des filtres différents) ;
l'analyse spectrale (partie visuelle et infrarouge).
L'étude des couleurs et des spectres apporte des indices sur l’origine des transneptuniens et tente de découvrir de possibles corrélations avec d’autres classes d’objets, par exemple lescentaures et certaines lunes des planètes géantes (Triton,Phœbé) suspectées de faire partie initialement de laceinture de Kuiper.
Toutefois, l’interprétation des spectres est souvent ambiguë, plusieurs modèles correspondant au spectre observé, qui dépend notamment de la granularité (taille des particules) inconnue. De plus, les spectres sont indicatifs uniquement de la couche de surface qui est exposée aux radiations, auvent solaire et à l'action desmicrométéorites. Ainsi, cette fine couche de surface pourrait être bien différente de l’ensemble de larégolithe située au-dessous, et finalement très différente de la composition de l’objet.
Comme lescentaures, les transneptuniens surprennent par toute une gamme de couleurs, du bleu gris au rouge intense[5]. Contrairement aux centaures qui se regroupent en deux classes, la distribution des couleurs des transneptuniens semble uniforme.
L'indice de couleur est la mesure des différences demagnitude apparente de l’objet vu à travers des filtres bleu (B), neutre (V; vert-jaune) et rouge (R). Le graphe représente les indices connus des transneptuniens à l’exception des plus grands. Pour la comparaison, deux lunesTriton etPhœbé, lecentaurePholos et la planèteMars sont aussi représentés (il s'agit des noms en jaune, la taille n'est pas à l’échelle !).
Des études statistiques rendues possibles récemment par le nombre grandissant d’observations, tentent de trouver des corrélations entre les couleurs et les paramètres des orbites dans l’espoir de confirmer les théories de l’origine des différentes classes.
Objets classiques
Les objets classiques semblent être divisés en deux populations différentes[6] :
la population dite froide (inclinaison de l’orbite <5°) qui sont exclusivement rouges ;
la population dite chaude (à l’orbite plus inclinée) qui affiche toute la gamme des couleurs.
Objets épars
Les objets épars montrent une ressemblance avec la population chaude des objets classiques, suggérant une origine commune.
Comparaison de taille, albédo et des couleurs des grands transneptuniens. Le diagramme illustre les tailles relatives, les albédos et les couleurs des plus grands transneptuniens. Les satellites sont aussi montrés ainsi que la forme exceptionnelle deHauméa due à sa rotation rapide. L’arc autour de2005 FY9 (renommé aujourd'huiMakémaké), représente la marge d’erreur compte tenu de son albédo inconnu.
Les plus grands objets suivent typiquement des orbites inclinées tandis que les objets plus petits sont regroupés près de l’écliptique.
À l’exception deSedna, tous les grands objets (Éris,Makémaké,Hauméa,Charon etOrcus) se caractérisent par une couleur neutre (indice de couleur infrarouge V-I < 0,2) alors que les objets plus petits (Quaoar,Ixion,Aya etVaruna), comme la grosse majorité du reste de la population, sont plutôt rouges (V-I 0,3-0,6). Cette différence laisse à penser que la surface des grands transneptuniens est couverte de glaces qui recouvrent les couches plus sombres et plus rouges.
Les transneptuniens se caractérisent par une gamme de spectres qui diffèrent dans la partie visible rouge et dans l'infrarouge. Les objets neutres présentent un spectre plat, réfléchissant autant dans l’infrarouge que dans la partie visible[6]. Les spectres des objets très rouges, par contre, possèdent une pente montante, en réfléchissant bien plus en rouge et infrarouge. Une tentative récente de classification introduit quatre classes BB (bleu, commeOrcus), RR (très rouge commeSedna) avec BR et IR comme classes intermédiaires.
Les modèles typiques de la surface incluent la glace d'eau,carbone amorphe, desilicates et de macromolécules detholin. Quatre variétés de tholin sont évoquées pour expliquer la couleur rougeâtre :
tholin de Titan, produit d'un mélange de 90 % dediazote (N2) et de 10 % deméthane (CH4) ;
tholin de Triton, la même origine mais moins (0,1 %) de méthane ;
(éthane) tholin glace I, produit d'un mélange de 86 % d'eau (H2O) et 14 % d'éthane (C2H6) ;
Comme illustration des deux classes RR et BB, les compositions possibles suivantes ont été suggérées :
pour Sedna (RR très rouge) : 24 % de tholin de Triton, 7 % de carboneamorphe, 10 % de diazote, 26 % deméthanol, 33 % deméthane ;
pour Orcus (BB, bleu gris) : 85 % de carbone amorphe, 4 % de tholin de Titan, 11 % de glace H2O.
En 2024, le programme DISCo (Discovering the Composition of Trans-Neptunian Objects, « Découverte de la composition des objets transneptuniens ») montre que les objets transneptuniens (OTN) constituent trois groupes principaux se distinguant par leur composition de surface :
les OTN formés près des planètes géantes présentent de laglace d'eau et dessilicates ;
les OTN formés dans des régions intermédiaires sont riches endioxyde de carbone.
Ces résultats établissent pour la première fois une corrélation directe entre la chimie desplanétésimaux et leur origine dans ledisque protoplanétaire[7],[8]. Lescentaures montrent des signatures spectrales distinctes de leurs précurseurs transneptuniens : en se rapprochant du Soleil, leur surface est altérée par des processus thermiques[7],[9].
