L'astéroïde Ida
Restes d'une planète avortée, ces petits corps sont répartis dans tout le système solaire. Ils sont généralement regroupés en grand nombre sur des orbites communes autour du Soleil appellées ceintures
L'astéroïde Ida
La plupart des astéroïdes circulent dans la ceinture principale (appellée également ceinture d'astéroïdes), située entre Mars et Jupiter de 2 à 4 UA du Soleil : le plan de leur orbite est incliné d'environ 10° par rapport au plan du système solaire, avec une distance au Soleil entre 2,1 et 3,3 UA (1 UA = distance Soleil-Terre).
Elle est subdivisée suivant les sous-groupes suivants : Hungaria, Flora, Phocaea, Koronis, Éos, Thémis, Cybeles et Hildas. Ces groupes portent le nom de l'astéroïde principal du groupe.
Cérès, Pallas et Vesta (astéroïdes appartenant à la ceinture principale) contiennent la moitié de la masse totale de la ceinture principale (mais 50 000 fois inférieure à la masse de la terre !), avec des diamètres respectifs de 933, 523 et 501 km. Plus de 200 ont un diamètre de 100 km, un millier d'un diamètre supérieur à 30 km, un million de corps avec un diamètre supérieur à 1 km. L'espace entre les astéroïdes est de plusieurs millions de kilomètres, les collisions sont très rares de nos jours.
La ceinture doit sa structure à l'influence gravitationnelle de Jupiter, la résonance a bloqué la formation d'une planète par accrétion de planétoïdes situés entre Mars et Jupiter, en renforçant leur excentricité et leur vitesse, donc provoquer la pulvérisation de certains ou des collisions avec des planètes, et les interactions avec le champ gravitationnel ont éjecté certains corps du système solaire. C'est pourquoi la zone d'astéroïdes semble plus vide qu'auparavant.
L'on trouve des régions relativement vides, appelées lacunes de Kirkwood, entre les principales concentrations d'astéroïdes de la ceinture principale. Ce sont des régions où la période orbitale de l'objet devrait être une simple fraction de la période orbitale de Jupiter. Un objet sur une telle orbite serait fort probablement accéléré par Jupiter vers une autre orbite.
Une représentation de la ceinture d'astéroïdes
Les astéroïdes ne se situent pas uniquement dans la ceinture principale.
D'abord les Troyens, sont à la même distance que Jupiter au Soleil. Ils sont situés près des points de Lagrange de Jupiter (sur la même orbite mais 60 degrés en avant et en arrière de Jupiter). Plusieurs centaines de ces astéroïdes sont connus, on estime qu'il y en aurait plus d'un millier en tout.
Curieusement il y en a beaucoup plus au point de Lagrange avant (L4) qu'au point de Lagrange arrière (L5). Il y aurait aussi quelques petits astéroïdes aux points de Langrange de Vénus et de la Terre, ils sont parfois appelés des troyens lagrangiens. L'astéroïde 5261 Euréka est un "troyen de Mars".
Ensuite les Centaures, entre Jupiter et Neptune, étaient sûrement à l'origine des objets du type trans-neptuniens perturbés par les grosses planètes ou par des collisions.
D'orbites instables et d'une durée de vie de quelques millions d'années, ils sont des objets intermédiaires entre les trans-neptuniens et les comètes à courte période.
Probablement riches en glaces, ils peuvent se sublimer pour former de la coma, voir former une chevelure lorsqu'ils se rapprochent du Soleil.
Puis une population résidant dans le système interne (Soleil à Mars), regroupée en trois formations.
La première, la formation des Altens, reste en permanence au voisinage du Soleil à une distance inférieure 1 UA.
La seconde, la formation des Apollons, un peu plus éloignée du Soleil que la Terre.
La troisième, la formation des Amors, orbite autour du Soleil entre la Terre et Mars.
De ces trois formations, par décrochement gravitationnel, des astéroïdes viennent à croiser la Terre (inférieure à la moitié de la distance Terre-Lune), ou même s'écraser. Par exemple, à Tunguska (Sibérie) en 1908, 2000 kmē de foret dévasté.
Enfin d'autres petits corps, que nous connaissons comme des satellites de planètes : Phobos et Deimos de Mars, les huit satellites extérieurs de Jupiter, Phoebé de Saturne, seraient des astéroïdes capturés.
Une représentation de la ceinture de Kuiper
Au-delà des orbites de Pluton et de Neptune, un anneau de petits corps entoure le système solaire à 40 UA et plus, une matière proche de celle qui forma les planètes. A la place d'une dixième planète, nous avons trouvé une centaine de corps de 100km à 400km pour le moment (difficilement observable de part leur distance et petitesse), probablement des milliers restent à découvrir, qui composent la ceinture de Kuiper.
Cette ceinture d'astéroïdes est particulière : c'est une ceinture aplatie d'astéroïdes et de comètes du système solaire externe proche de Neptune-Pluton !
Mais comment expliquer alors l'origine des comètes à courte période qui parcourent des orbites plus petites et très peu inclinées au plan de l'écliptique terrestre?
La réponse vient de la ceinture de Kuiper aplatie et non des comètes à longue période dont l'orbite aurait été aplatie et raccourcie par la perturbation des planètes géantes (à quelques rares exceptions). Occasionnellement l'orbite d'un des objets de la ceinture de Kuiper sera perturbé par les interactions des planètes géantes ; de façon à ce qu'il croise l'orbite de Neptune. Il y aura alors très probablement une proche rencontre avec Neptune l'envoyant hors du système solaire ou sur une orbite croisant une des autres planètes géantes ou même dans le système solaire intérieur.
La ceinture de Kuiper constitue la limite de la formation du système solaire de la nébuleuse primitive. Cette ceinture constituée de matière résiduelle de la formation des planètes, reste faite d'astéroïdes car sa densité ne permit pas à des protoplanètes de s'y agglomérer.
Éloignée du Soleil, cette matière primordiale serait basse en température et pourrait donc se composer de glaces et de gaz comme les noyaux de comètes. Les forces gravitationnelles de Neptune perturbent le bord interne de la ceinture, expédiant ces objets vers le système solaire interne ou alors vers l'espace interstellaire par effet de fronde.
Il y a actuellement six objets connus en orbite entre Jupiter et Neptune. L'UAI a nommé cette classe d'objets les Centaures. Ces orbites ne sont pas stables. Ces objets sont presque certainement des "réfugiés" de la ceinture de Kuiper. Leur destin ne nous est pas encore connu.
C'est aussi la ceinture de Kuiper qui alimenterait la famille des Centaures, mais surtout, serait à l'origine de la planète Pluton avec son satellite Charon et le satellite Triton !
Les densités de Pluton et de Triton sont bien supérieures à celles des planètes gazeuses géantes, de plus leurs orbites sont assez étranges : Triton tourne autour de Neptune dans le sens rétrograde et l'orbite de Pluton est très inclinée et très allongée par rapport aux huit planètes du système.
L'existence même du nuage de Oort est seulement une hypothèse de travail dont les théories ont étées avancées par Jan Hendrik Oort. Les seules preuves que nous possédons sont très indirectes. Le nuage a été mis en évidence par l'explication de la présence des comètes à période longue (orbites très inclinées à l'écliptique et des périodes de plus de 200 ans), et non encore par l'observation directe, car ces comètes arrivent dans la région planétaire aléatoirement dans toutes les directions, au contraire des comètes venants de la ceinture de Kuiper vue précédemment qui sont-elles proches de l'écliptique et à période courte.
Situé entre 50000 et 100000 UA, avec une masse 40 fois celle de la terre, il existe un autre réservoir, plus vaste, sous la forme d'une coquille atmosphérique entourant tout le système solaire dans une très vaste région froide (-269°C), où la lumière solaire est quasiment inexistante, et des millions de kilomètres séparent les comètes (environ 40 milliards de tonnes) les unes des autres, c'est le nuage de Oort, qui renferme des centaines de milliards de noyaux cométaires qui, de temps à autre, sous l'influence d'une étoile proche, plongent dans le système solaire interne.
Curieusement, il semble que les objets du nuage de Oort aient été formés plus près du Soleil que ceux de la ceinture de Kuiper. Comme pour la ceinture de Kuiper, ces comètes n'ont pas pu se former où elles sont aujourd'hui, et la capture d'objets interstellaires par le Soleil n'est pas un mécanisme très efficace.
Elles proviennent plus sûrement des ceintures d'astéroïdes pendant la formation du système planétaire, et parce qu'elles contiennent de la glace (boules de neige sale), la ceinture Mars-Jupiter étant trop chaude, elles naquirent à travers toute la zone des planètes géantes, puis catapultées par celles-ci vers l'extérieure et modifient leurs orbites lorsqu'elles reviennent dans la région planétaire.
La nature a préservé dans ce lointain réservoir et les ceintures d'astéroïdes, un échantillon du matériau qui a formé le système solaire. Leur étude est indispensable et est une chance pour la compréhension de la formation de notre système ou d'autres, et de la matière primitive.
Deux visions du nuage de Oort