Au-delà de l'orbite de Neptune s'étend un océan d'îles glacées qui n'a presque pas changé depuis quatre milliards d'années. Ces îles, appelées objets transneptuniens, conservent la recette de la naissance des planètes. Jusqu'à récemment, les astronomes ne voyaient que les plus grandes d'entre elles, tandis que les petites, de la taille d'une ville, restaient invisibles. Désormais, le télescope spatial James Webb a plongé dans cette obscurité plus profondément que quiconque auparavant, et a recensé même des banquises de dix kilomètres.
Pour ce recensement, ils ont utilisé la caméra NIRCam, qui a photographié la même région du ciel à trois reprises, à cinq jours d'intervalle. Pendant ce temps, un objet lointain se déplace par rapport aux étoiles, tel un radeau lent parmi des bouées immobiles. Mais capturer une lumière aussi faible, comparable à la flamme d'une bougie à la distance de la Lune, n'est pas aisé. Les astronomes ont aligné les images selon le mouvement présumé du candidat, amplifiant son signal, puis ont passé un million de détections d'algorithmes à travers des réseaux de neurones entraînés sur des sources artificiellement insérées. Ainsi, les fausses trajectoires ont été éliminées, et seules les véritables banquises ont subsisté.
Le résultat a surpris : la distribution des objets par luminosité, c'est-à-dire la fonction de luminosité, s'est avérée également douce pour les populations froide et chaude. Les banquises froides suivent des orbites circulaires calmes, tandis que les chaudes ont des orbites inclinées et allongées. Si les chaudes avaient subi de fortes collisions, leur distribution serait plus raide, mais les données ne le montrent pas. Au lieu de cela, les deux groupes suivent une même loi de puissance avec une pente d'environ 0.29, sans aplatissement aux petites tailles.
Cette découverte change notre compréhension de la naissance des planètes. Auparavant, on pensait qu'aux petites tailles devait apparaître un aplatissement exponentiel, prédit par le modèle d'agrégation de la poussière en amas denses. Mais Webb a montré que les banquises continuent d'apparaître jusqu'à dix kilomètres, comme si la nature ne faisait pas de différence entre les confins froids et chauds. Peut-être que les collisions ont été plus faibles que supposé, ou que les surfaces des deux populations réfléchissent la lumière différemment, masquant une différence de taille.
Le recensement des îles glacées ne fait que commencer. Les futurs relevés, comme le LSST, augmenteront l'échantillon, mais n'atteindront pas l'extrémité faible. Pour voir des banquises encore plus petites, il faudra de nouveaux champs profonds de Webb ou des missions spécialisées. En attendant, l'océan au-delà de Neptune est devenu un peu moins mystérieux, et ses habitants ont révélé que les planètes naissent de la même manière partout.
L'objet le plus faible détecté de manière fiable, JPB24, est 100 fois plus faible que le plus brillant du relevé, 2015 GK56, et sa luminosité est comparable à celle d'une flamme de bougie à la distance de la Lune.