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Découverte en 1781 par l’astronome allemand William Herschel, Uranus est la 7ème planète du Système solaire. C’est une planète géante de glace partageant une caractéristique commune avec les autres astres géants : la présence d’anneaux. Cependant, les 13 anneaux d’Uranus n’ont, eux, rien de commun avec les autres anneaux planétaires connus. C’est la découverte réalisée par une équipe d’astrophysiciens anglo-américains, d’après de récentes images ultra-détaillées obtenues grâce aux télescopes ALMA et VLT. 

Saturne est peut-être la plus spectaculaire, mais ce n’est pas la seule planète du Système solaire entourée d’anneaux. Et les 13 anneaux d’Uranus ont montré un profond ensemble de détails jusque-là inconnus, lorsqu’ils sont involontairement apparus sur une image thermique de la planète, prise par des astronomes grâce aux télescopes ALMA et VLT. L’étude a été publiée sur le serveur de pré-publication arXiv, et acceptée dans la revue The Astrophysical Journal.

Pour la première fois, les chercheurs ont déterminé la température des anneaux et ont confirmé que l’anneau principal, appelé epsilon, ne ressemble à aucun autre dans le Système solaire. D’habitude, Saturne est la seule planète photographiée avec des anneaux, car ceux entourant Uranus, Jupiter et Neptune ne peuvent être vus qu’avec de puissants télescopes.

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La planète Uranus imagée par la sonde spatiale Voyager 2 en 1986. Le cliché (aux contrastes modifiés) révèle un système d’anneaux semblable à celui des autres planètes géantes du Système solaire. Crédits : NASA/Voyager 2

Chaque planète possède un nombre différent d’anneaux. Jupiter en a quatre, Neptune en a cinq et Saturne des milliers. En ce qui concerne Uranus, nous en savons peu sur ses anneaux, car ils réfléchissent très peu de lumière dans les longueurs d’onde optiques et dans l’infrarouge proche, généralement utilisées pour les observations du Système solaire. En fait, ils sont si sombres qu’ils n’ont pas été découverts avant 1977 (ceux de Jupiter ont été découverts en 1979 et ceux de Neptune en 1984).

De nouveaux détails concernant les anneaux d’Uranus

« Nous avons été étonnés de voir les anneaux apparaître si clairement lorsque nous avons analysé les données pour la première fois » déclare l’astronome Leigh Fletcher de l’Université de Leicester. Comme il s’agissait d’une image thermique, l’équipe a pu connaître pour la première fois la température des anneaux : seulement 77 Kelvin (-196.15 °C), le point d’ébullition de l’azote liquide à la pression atmosphérique normale.

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Image thermique d’Uranus obtenue grâce aux télescopes ALMA et VLT. Crédits : Edward Molter et Imke de Pater

Cela a également confirmé que les anneaux sont vraiment étranges, comparés à ceux entourant d’autres planètes. Lorsque Voyager 2 a survolé Uranus en 1986 et pris une série de clichés, les astrophysiciens ont noté qu’un élément semblait faire défaut aux anneaux de la planète.

Dans les anneaux de Saturne, les particules couvrent toute une gamme de tailles, de la poussière aux gros rochers. Jupiter et Neptune ont toutes deux des anneaux très poussiéreux, composés principalement de fines particules. Uranus, quant à elle, possède des couches de poussière entre ses anneaux, mais les anneaux eux-mêmes ne contiennent que des morceaux de la taille d’une balle de golf.

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Images du système d’anneaux d’Uranus, prises dans différentes gammes de fréquence par ALMA. Crédits : Edward Molter et Imke de Pater

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« Nous ne voyons pas les plus petits éléments. Quelque chose a éjecté ces petits morceaux, ou alors ils se sont agglomérés. Nous ne le savons pas. Mais ce que nous avons pu estimer sur la base de ces nouvelles informations représente un pas en avant pour comprendre leur composition et savoir si tous les anneaux proviennent du même matériau source ou non » explique l’astronome Edward Molter de Berkeley.

Des anneaux uniques à l’origine inconnue

Les sources possibles incluent les éjectas d’impact des lunes, comme dans les anneaux de Jupiter ; des astéroïdes capturés par la gravité de la planète, puis pulvérisés d’une manière ou d’une autre ; des débris laissés par la formation de la planète (peu probable, car les astrophysiciens pensent qu’ils ont au plus 600 millions d’années) ; ou des débris de l’impact théorique qui a littéralement renversé la planète sur son axe. L’explication la plus probable est celle d’objets solides en orbite, détruits par les impacts ou les forces de marée.

Et ce n’est pas tout. Selon des données antérieures, y compris des images prises dans l’infrarouge proche avec l’observatoire Keck en 2004, la composition même des anneaux autour d’Uranus est différente de celle des autres.

« L’albédo est beaucoup plus bas : ils sont vraiment sombres, comme du charbon de bois. Ils sont également extrêmement étroits comparés aux anneaux de Saturne. Le plus large, l’anneau epsilon, varie de 20 à 100 kilomètres de large, alors que celui de Saturne fait des centaines ou des dizaines de milliers de kilomètres de large » conclut Molter.

Sources : arXiv

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