Juste pour info, mon frère : Gerard Kuiper, un scientifique américano-hollandais spécialiste des planètes, a prédit l'existence d'une "ceinture" en 1951 a partir d’un travail théorique sur les origines du système planétaire. Cependant, un théoricien et écrivain irlandais, Kenneth E. Edgeworth, avait publié des arguments similaires en 1943 et 1949. C‘est pourquoi on nomme cette ceinture de corps "Ceinture de Kuiper" ou parfois la "Ceinture de Edgeworth-Kuiper".

La première preuve par l'observation de l'existence de la Ceinture de Kuiper fut la découverte, en 1992, de l'objet faible connu sous le nom de QB1, voyageant en orbite quasi circulaire à environ 50 UA du Soleil. Environ 50 autres objets ont été trouvés sur des orbites similaires dans les années suivantes.

Il a été suggéré récemment que Pluton était le plus grand membre de la Ceinture de Kuiper et non une planète.

A partir de 1992, les astronomes ont pris conscience de la présence d'une vaste population de petits corps en orbite autour du Soleil au-delà de Neptune.

Allez, on rentre dans le dur !!!!

La ceinture de Kuiper (parfois appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper), est une zone du Système solaire s'étendant au-delà de l'orbite de Neptune, entre 30 et 55 unités astronomiques (ua). Cette zone en forme d'anneau est similaire à la ceinture d'astéroïdes, située entre Mars et Jupiter, mais plus étendue, 20 fois plus large et de 20 à 200 fois plus massive.

Comme la ceinture d'astéroïdes, elle est principalement composée de petits corps, restes de la formation du Système solaire, et d'au moins trois planètes naines, Pluton (ex-planète tout court !), Makémaké et Hauméa (Éris est un objet épars, situé au-delà de la ceinture de Kuiper). En revanche, tandis que la ceinture d'astéroïdes est principalement composée de corps rocheux et métalliques, les objets de la ceinture de Kuiper sont majoritairement constitués de composés volatils gelés comme le méthane, l'ammoniac ou l'eau.

La ceinture de Kuiper ne doit pas être confondue avec le nuage d'Oort, zone encore théorique et supposée être mille fois plus éloignée. Les objets de la ceinture de Kuiper, ainsi que les objets épars et tout membre potentiel des nuages de Hills et d'Oort, sont collectivement nommés objets transneptuniens (voir PDF de 24 pages relatif aux objets transneptuniens).

En dehors de Pluton, repéré dès 1930, et son double Charon, détecté en 1978, le premier objet de Kuiper fut découvert en 1992, nommé QB1, voyageant en orbite quasi circulaire à environ 50 UA du Soleil. Environ 50 autres objets ont été trouvés sur des orbites similaires dans les années suivantes.

La ceinture de Kuiper serait le principal réservoir des comètes périodiques dont la période de révolution est inférieure à 200 ans. Les centaures et les objets épars, tels qu'Éris, en seraient issus. Triton, le plus gros satellite de Neptune pourrait être un objet de la ceinture de Kuiper qui aurait été capturé par la planète. Pluton est le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper.

Origine

La ceinture de Kuiper serait constituée de très nombreux fragments du disque protoplanétaire (fragments appelés "planétésimaux") , qui entouraient 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.

L'origine et la structure complexe de la ceinture de Kuiper demeurent mal comprises. Les modèles actuels échouent à expliquer précisément la distribution d'objets dans la ceinture de Kuiper et ce problème "continue de mettre en défaut les techniques analytiques ainsi que les ordinateurs et les logiciels de simulation les plus rapides".

Les modèles de formation du Système solaire lui prédisent une masse d'environ 30 masses terrestres, 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 modernes montrent que la ceinture de Kuiper fut fortement influencée par Jupiter et Neptune. Elles suggèrent également qu'Uranus et Neptune n'ont pas été formées à leurs orbites actuelles car la matière n'était pas en quantité suffisante sur ces orbites pour permettre l'apparition d'objets d'une telle masse. Ces planètes se seraient formées plus près de Jupiter et auraient ensuite migré au début de l'évolution du Système solaire. Des travaux de Fernandez et Ip de 1984 émettent l'hypothèse qu'un phénomène d'échange de moment angulaire entre les objets épars et les planètes pourrait être à l'origine de la migration de ces dernières. À un stade de l'évolution du Système solaire, les orbites de Jupiter et de Saturne ont pu se retrouver en résonance 2:1 de sorte que Jupiter effectuait exactement deux tours du Soleil quand Saturne en faisait un. 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, perturbant fortement cette dernière. Cette migration de Neptune aurait déplacé de nombreux objets transneptuniens vers des orbites plus lointaines et plus excentriques.

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.

Un peu dit autrement afin que tu comprennes bien, ton petit pois étant limité tout comme le mien, ça donne ceci :

La Ceinture de Kuiper a son importance pour l‘étude du système planétaire à au moins deux niveaux.

- premièrement, il est probable que les objets de la Ceinture de Kuiper sont des restes extrêmement primitifs des phases précoces d'accrétion du Système solaire. Les parties denses et intérieures du disque pré-planétaire se sont condensées sous la forme des planètes principales, probablement entre quelques millions et quelques dizaines de millions d'années. Les parties extérieures étaient moins denses, et l‘accrétion a progressé plus lentement. De toute évidence, un grand nombre de petits objets se sont formés.

- deuxièmement, on pense généralement que la Ceinture de Kuiper est la source des comètes à courte période (orbite réalisée en moins de 200 ans). Elle agit comme un réservoir pour ces corps comme le fait le Nuage d'Oort pour les comètes à longue période (orbite réalisée en plus de 200 ans).

D'après une théorie récente, la Ceinture de Kuiper ne s‘est pas formée là où elle se trouve. Ce sont deux astronomes du Southwest Research Institute (SwRI, Boulder, USA) et de l'Observatoire de la Côte d‘Azur (OCA - laboratoire Cassini, unité mixte de recherche du CNRS) qui ont obtenu ce résultat grâce à la simulation numérique. Les objets de Kuiper se seraient formés à moins de 30 unités astronomiques, distance actuelle de Neptune. Les planètes géantes, dont Neptune, se seraient constituées dans des régions plus proches du Soleil ; Neptune, en s‘éloignant du Soleil pour atteindre sa position actuelle, aurait repoussé les objets de Kuiper. Ce résultat est publié dans la revue Nature du 27 novembre 2003.

Ca passe mieux, comme ça, ma cousine ?

Ceinture classique

Entre 42 et 48 unités astronomiques, 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 CKBO) et les deux tiers des objets de la ceinture de Kuiper connus à ce jour en font partie.

Les Objets de la Ceinture de Kuiper (KBC) sont répertoriés en fonction de leurs paramètres orbitaux. La plupart de ces petits corps ne font que quelques kilomètres de diamètre et présentent une magnitude visuelle comprise entre 21 et 25, bien au-delà des possibilités offertes par les télescopes amateurs.

La ceinture de Kuiper classique (CKBO) contient quatre familles principales de KBO (voir ci-dessous chapitre "Résonance") :

• Les Plutinos, en résonance 2:3 avec Neptune, tel lxxion ou Orcus
• Les Cubewanos, orbitant entre 42 et 48 UA sans résonance avec Neptune
• Les Twotinos, en résonance 2:1 avec Neptune
• Les Objets épars du disque ou Scattered-Disk Objects (SDO)

Le premier KBO observé, 1992 QB1, est considéré comme le prototype de ce groupe et les CKBO

La ceinture de Kuiper classique semble être composée de deux populations distinctes.

• La première, nommée population "dynamiquement froide", possède, à l'instar des planètes, des orbites presque circulaires avec une excentricité inférieure à 0,1 et une inclinaison inférieure à 10°.
• La deuxième, "dynamiquement chaude", possède des orbites nettement plus inclinées sur plan de 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.

Les deux populations ont également 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'extérieur par Neptune lors de la migration de cette planète.

Résonances

De nombreux objets de la ceinture de Kuiper sont en résonance orbitale.

1. Les Plutinos en résonance 2:3 avec Neptune ; le rapport de leur période orbitale avec celle de Neptune est une fraction entière. Plus de 200 objets en résonance 2:3 sont connus (c'est-à-dire qu'ils effectuent exactement 2 révolutions autour du Soleil quand Neptune en fait 3), parmi lesquels Pluton et ses lunes. Ils ont un demi-grand axe d'environ 39,4 ua.
2. Parmi les plutinos les plus grands, on trouve Orcus et Ixion qui pourraient être désignées planètes naines, lorsque leurs caractéristiques physiques auront été déterminées plus précisément. De nombreux plutinos, y compris Pluton, ont une orbite qui croise celle de Neptune. Ils ne sont cependant pas susceptibles d'entrer en collision avec la planète en raison de la résonance des orbites. Les plutinos possèdent une excentricité élevée, ce qui suggère qu'ils n'occupent pas leur orbite initiale mais ont été déplacés lors de la migration de Neptune. La résonance 1:2 (dont les objets parcourent une demi-orbite pour chacune de Neptune) correspond à des demi-grands axes d'environ 47,7 ua, et est peu peuplée.
3. Les Twotinos en résonance 2:1 avec Neptune.
4. Les Cubewanos, orbitant entre 42 et 48 ua sans résonance avec Neptune
5. Les Objets épars du disque ou Scattered-Disk Objects (SDO). D'autres résonances mineures existent à 3:4, 3:5, 4:7 et 2:54. En outre, Neptune possède un certain nombre de troyens qui occupent ses points de Lagrange L4 et L5, des régions gravitationnellement stables en avance et en retard sur son orbite. Ces troyens sont parfois décrits comme étant en résonance 1:1 avec Neptune. L'orbite de ces troyens est remarquablement stable et il est improbable qu'ils ont été capturés par Neptune. Ils se seraient formés en même temps que la planète.

Il existe relativement peu d'objets ayant un demi-grand axe inférieur à 39 ua, phénomène qui ne peut être expliqué par les résonance actuelles.

L'hypothèse couramment acceptée est que la zone a été soumise à des résonances orbitales instables lors de la migration de Neptune et que les objets présents ont été déplacés ou éjectés de la ceinture.

Et enfin, pour clôturer la ceinture de Edgeworth-Kuiper,

il faut, évidement, parler des objets transneptuniens.

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