Des reliefs repérés depuis la Terre sur un objet transneptunien

Résoudre la surface d'un objet transneptunien, c'est-à-dire un corps dont l'orbite est majoritairement au-delà de celle de NeptuneNeptune, n'est pas chose aisée sans envoyer une sonde sur place. Sur les près de 4 000 objets connus à ce jour dans cette région du système solaire, seul le système plutonien et (486958) Arrokoth ont ainsi été explorés, grâce à la sonde New Horizons. Les images de PlutonPluton et de CharonCharon ont alors révélé des sommets atteignant 6 kilomètres tandis que les images retraitées d'ObéronObéron, le plus grand satellite d'Uranus, qui avaient été prises par Voyager 2Voyager 2, montrent une montagne d'environ 11 kilomètres.

Il arrive cependant qu'un transneptunien passe entre nous et une étoile. Lors d'un tel événement, appelé occultation, le transneptunien cache pendant quelques secondes l'étoile, ce qui permet de révéler de précieux détails sur le petit corps (et éventuellement sur l'étoile). Les occultations stellaires ont ainsi permis des avancées remarquables dans la connaissance des propriétés physiques et des anneaux de centaures et de transneptuniens.

Profil projeté détecté de (307261) 2002 MS4 lors de l'occultation stellaire du 8 août 2020. Les lignes bleues sont les détections positives, avec les incertitudes en rouge. Les segments verts présentent la région environnante. La ligne noire est le meilleur ajustement elliptique. Les régions grisées sont les solutions à l'intérieur de 3σ d'incertitude. © Rommel et al. (2021)

Un gros objet au-delà des planètes

(307261) 2002 MS₄ est un objet transneptunien, plus précisément un objet classique de la ceinture de Kuiperceinture de Kuiper (aussi nommé « cubewano »), c'est-à-dire qui n'est pas en résonance orbitale avec Neptune. 2002 MS₄ est considéré comme « chaud », non pas au sens de sa température -- aussi loin du SoleilSoleil, il y fait dans les −230 °C ! --, mais au sens dynamique, c'est-à-dire que son orbite est relativement inclinée (17,7°).

Dispersion radiale du meilleur ajustement elliptique en fonction de l'angle de position. Les lignes vertes en pointillés représentent la limite inférieure de 7 kilomètres pour la rugosité globale. Les régions grisées montrent la montagne et la dépression. © Rommel et al. (2021)

Mesurant dans les 800 kilomètres de diamètre, 2002 MS₄ fait partie des vingt plus gros corps connus directement en orbite autour du Soleil. Cette planète naineplanète naine potentielle, découverte en 2002 par Chad Trujillo et Michael Brown, est d'ailleurs à ce jour le plus gros objet du système solaire sans nom propre.

Les occultations stellaires à la rescousse

De telles occultations, sept entre 2019 et 2021, faisant intervenir le gros transneptunien 2002 MS₄, ont été observées dans le cadre du projet Lucky Star du Conseil européen de la recherche (ERC). Le plus fructueux a impliqué 116 télescopestélescopes en Europe, en Afrique du Nord et en Asie occidentale le 8 août 2020.

Flux normalisé de l'étoile en fonction du temps, vu par l'observatoire de Varages. Les 3 points intermédiaires avant l'émersion sont à l'intérieur du rectangle vert, montrant un petit relief. © Rommel et al. (2021)

Les données recueillies par Flavia L. Rommel et ses collaborateurs ont permis de déterminer que 2002 MS₄ a un diamètre équivalent d'environ 800 ± 24 kilomètres. Sur l'hémisphère nordhémisphère nord projeté, il y a des indices de reliefs d'environ 20 kilomètres, plus précisément une montagne et une dépression. Selon les auteurs, si 2002 MS₄ est principalement composé de glace avec une densité comprise entre 1,0 et 2,0 g/cm³, cet objet peut supporter des reliefs d'environ 7 kilomètres, mais si la densité de la glace augmente vers le centre de l'objet, alors 2002 MS4 peut supporter des reliefs plus importants. La courbe de lumièrelumière rasante la plus septentrionale, acquise depuis l'observatoire de Varages, en France, montre par ailleurs la détection directe d'un relief mineur : l'étoile est apparue partiellement avant la réapparition, probablement en raison d'une dépression ou d'une montagne locale.