Des astronomes ont obtenu un point de vue sans précédent des anneaux sombres, mais brillants d’Uranus

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Saturne est peut-être la planète la plus remarquable, mais ce n’est pas la seule du système solaire entourée d’anneaux. Et les 13 anneaux autour d’Uranus viennent de révéler des détails jusqu’alors inconnus lorsque des astronomes ont obtenu une image thermique de la planète glacée.

Image d’entête : représentation artistique de la planète Uranus et de son système d’anneaux noirs. (NRAO/ AUI/ NSF/ S. Dagnello)

Pour la première fois, les chercheurs ont déterminé la température des anneaux et confirmé que l’anneau principal, appelé anneau epsilon, n’est pas comme les autres dans le système solaire.

Habituellement, Saturne est la seule à être représentée avec des anneaux, car ceux qui entourent Uranus, Jupiter et Neptune ne peuvent être vus qu’avec de puissants télescopes ou des sondes.

Combien d’anneaux peut-il y avoir ? Jupiter en a 4, Neptune en a 5, Saturne en a des milliers.

En ce qui concerne Uranus, nous ne savons pas grand-chose sur ses anneaux, car ils réfléchissent très peu la lumière dans les longueurs d’onde optiques (visibles) et dans le proche infrarouge, qui sont généralement utilisées pour les observations du système solaire. En fait, ils sont si sombres qu’ils n’ont été découverts qu’en 1977 (ceux Jupiter ont été découverts en 1979, et ceux de Neptune en 1984).

Par conséquent, il était quelque peu surprenant que les anneaux apparaissent dans les images thermiques que les astronomes ont prises pour explorer la structure de la température de l’atmosphère de la planète. L’anneau epsilon était particulièrement clair.

Une image composite de l’atmosphère et des anneaux d’Uranus vus en émission thermique. (Université Berkeley/ Edward Molter et Imke de Pater)

Selon l’astronome Leigh Fletcher de l’université de Leicester (Royaume-Uni) :

Nous avons été étonnés de voir les anneaux se détacher clairement lorsque nous avons traité les données la première fois.

Comme il s’agissait d’une image thermique, l’équipe a pu pour la première fois connaitre la température des anneaux : seulement 77 Kelvin (-195,79 °C) , le point d’ébullition de l’azote liquide à la pression atmosphérique normale. (La température de surface d’Uranus peut descendre jusqu’à 47 Kelvin, donc c’est encore plus frais.)

Uranus et ses anneaux tels que vus dans les longueurs d’onde radio par l’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en décembre 2017.

Cela a également permis de confirmer que les anneaux sont vraiment bizarres, comparés à ceux qui entourent d’autres planètes. Quand la sonde Voyager 2 a survolé Uranus en 1986, tout en prenant un tas de photos, les scientifiques ont remarqué que quelque chose semblait manquer dans les anneaux.

Dans ceux de Saturne, les particules sont de toutes les tailles, de l’état de poussière à de gros blocs rocheux. Jupiter et Neptune ont toutes deux des anneaux très poussiéreux, composés principalement de particules fines. Quant à Uranus, elle présente des nappes de poussière entre ses anneaux, mais ceux-ci ne contiennent que des morceaux plus gros que la taille d’une balle de golf.

Selon l’astronome Edward Molter de l’université Berkeley :

Nous ne voyons pas les choses plus petites. Quelque chose les a balayés, ou tout est en train de se mettre à briller. On ne sait pas, c’est tout. C’est une étape pour comprendre leur composition et savoir si tous les anneaux proviennent du même matériau de base ou s’ils sont différents pour chaque anneau.

Parmi les sources possibles, il faut citer les projections d’impact des lunes, comme dans les anneaux de Jupiter, les astéroïdes capturés par la gravité de la planète puis pulvérisés, les débris laissés par la formation de la planète (peu probables, car on les croit vieux d’environ 600 millions d’années au plus) ou ceux qui sont le résultat d’une hypothétique collision ayant littéralement frappé la planète de travers.

L’explication la plus probable est la présence d’objets solides en orbite, détruits soit par des impacts, soit par des forces des marées.

Et ce n’est pas tout. Selon les précédentes données, incluant les images dans le proche infrarouge prises par l’Observatoire Keck en 2004, la composition même des anneaux autour d’Uranus est différente des autres.

Selon Molter :

L’albédo est beaucoup plus bas : ils sont vraiment foncés, comme du charbon de bois. Ils sont aussi extrêmement fins 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.

Donc, même avec ces nouvelles photos, les anneaux restent un énorme mystère. Mais un mystère qui profitera peut-être d’autres indices bientôt, lorsque le télescope spatial James Webb, avec sa technologie d’observation à la fine pointe de la technologie, fera son apparition dans le ciel en 2021.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal, disponible en prépublication sur arXiv : Thermal Emission from the Uranian Ring System et présentée sur le site de l’université de Berkeley : Astronomers see “warm” glow of Uranus’s rings.