Dans la ceinture d'astéroïdes principale, il existe un certain nombre de grands corps qui ont défié la classification traditionnelle. Le plus grand d'entre eux est Ceres, suivi de Vesta, Pallas et Hygeia. Jusqu'à récemment, Ceres était considéré comme le seul objet de la ceinture principale suffisamment grand pour subir un équilibre hydrostatique - où un objet est suffisamment massif pour que sa gravité le fasse s'effondrer en une forme à peu près sphérique.
Cependant, il semble maintenant qu'il y ait un autre corps dans la ceinture principale qui a gagné la désignation de «planète naine». À l'aide des données de l'instrument Spectro-Polarimetric Exoplanet REsearch (SPHERE) à très haut contraste du Very Large Telescope (VLT), une équipe internationale d'astronomes a trouvé des preuves irréfutables que Hygeia est réellement ronde, ce qui en fait la plus petite planète naine du système solaire.
Avant même que cela ne soit révélé, Hygeia satisfaisait à la plupart des qualifications pour être désignée comme planète naine - qui ont été adoptées par l'Assemblée générale de l'AIU en 2006. Conformément à ces qualifications et définitions, une «planète naine» est:
"[Un] corps céleste qui (a) est en orbite autour du Soleil, (b) a une masse suffisante pour que sa propre gravité surmonte les forces du corps rigide de sorte qu'il assume une forme d'équilibre hydrostatique (presque rond), (c) a pas effacé le quartier autour de son orbite, et (d) n'est pas un satellite. "
Hygeia a déjà rempli trois de ces exigences, car elle orbite autour du Soleil, n'est pas le satellite d'un corps plus grand et n'a pas effacé le voisinage de son orbite. Avec ces dernières données qui indiquent qu'il pourrait être rond, Hygeia répond officiellement à toutes les qualifications. Pierre Vernazza, chercheur principal de l’équipe du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), a expliqué dans un communiqué de presse de l’ESO:
“Grâce à la capacité unique de l'instrument SPHERE sur le VLT, qui est l'un des systèmes d'imagerie les plus puissants au monde, nous avons pu résoudre la forme d'Hygiea, qui se révèle être presque sphérique. Grâce à ces images, Hygiea peut être reclassée comme planète naine, jusqu'à présent la plus petite du système solaire.”
En utilisant SPHERE, Vernazza et ses collègues ont également pu trouver des contraintes plus précises de la taille de Hygeia. Selon leurs estimations, Hygiea mesure un peu plus de 430 km (~ 270 mi) de diamètre, où Ceres mesure un diamètre relativement robuste de 950 km (590 mi) et Pluton mesure 2400 km (1490 mi). Comme indiqué, cela fait de Hygeia la plus petite planète naine découverte à ce jour.
Fait intéressant, les observations de l'équipe ont également indiqué que Hygeia n'a pas de très grand cratère d'impact à sa surface, que les scientifiques s'attendaient à voir là-bas. Cela est dû au fait que Hygiea est le membre principal de l'une des plus grandes familles d'astéroïdes de la ceinture principale. Cette famille contient près de 7 000 membres carbonés foncés (de type C et de type B) et est située dans la région extérieure de la ceinture principale.
En raison de leurs similitudes, tous ces astéroïdes proviendraient du même corps parent (dans ce cas, Hygeia), qui aurait été créé par un événement d'impact massif dans le passé. En tant que tel, les astronomes s'attendaient à trouver une grande marque profonde sur la surface de Hygeia qui aurait été causée par cet événement.
Bien qu'elle ait pu observer 95% de la surface de Hygeia, l'équipe n'a pu identifier que deux cratères courants. «Aucun de ces deux cratères n'aurait pu être causé par l'impact à l'origine de la famille des astéroïdes Hygiea dont le volume est comparable à celui d'un objet de 100 km. Ils sont trop petits », a déclaré Miroslav Brož, co-auteur de l'étude à l'Institut astronomique de l'Université Charles de Prague.
Pour approfondir ce mystère, l'équipe a effectué des simulations numériques pour déterminer comment Hygeia aurait pu devenir sphérique tout en donnant naissance à une famille d'astéroïdes. Ils ont déterminé que ceux-ci étaient probablement le résultat d'une collision frontale majeure avec un objet mesurant entre 75 et 150 km (~ 45 à 90 mi) de diamètre il y a environ 2 milliards d'années.
Selon leurs simulations (voir la vidéo ci-dessous), cet impact violent aurait complètement brisé le corps parent. Au fil du temps, de nombreux fragments ont fusionné pour donner à Hygeia sa forme ronde tandis que les restes sont restés perturbés comme des astéroïdes. Ce type d'événement, où deux grands corps sont entrés en collision dans la ceinture d'astéroïdes, aurait été un événement unique au cours des 3 à 4 derniers milliards d'années.
À cet égard, cette dernière étude a non seulement révélé un autre candidat pour une planète naine, mais fournit également des indices supplémentaires sur l'évolution de la ceinture d'astéroïdes au fil du temps. Ce type d'études détaillées sur les astéroïdes est désormais possible grâce à l'avènement de télescopes plus puissants et aux progrès des calculs numériques. Comme l'a conclu Vernazza:
«Grâce au VLT et à l'instrument d'optique adaptative de nouvelle génération SPHERE, nous imaginons maintenant des astéroïdes de la ceinture principale avec une résolution sans précédent, comblant ainsi l'écart entre les observations de missions terrestres et interplanétaires.”
L'équipe internationale était composée d'astronomes du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), du Carl Sagan Center de l'Institut SETI, du Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC) de l'ESA, de la NASA JPL, de l'Observatoire européen austral (ESO), MIT et plusieurs observatoires et universités. L'étude qui décrit leurs résultats a récemment été publiée dans la revue Astronomie de la nature.
