Les anneaux du système solaire ne sont pas exactement rares. La moitié des planètes en ont, et d’autres en ont peut-être dans le passé. Certains astéroïdes ont des anneaux, tout comme la planète naine Haumea. Même le Soleil a des anneaux en quelque sorte.
Aujourd’hui, les astronomes ont découvert un tout nouveau système d’anneaux. Seul celui-ci les a laissés perplexes, car il ne ressemble à rien d’autre dans le système solaire.
Quaoar, une petite planète naine qui traîne dans la ceinture de Kuiper au-delà de Pluton, est également entourée d’un anneau dense – un anneau tournant à une distance si grande qu’il devrait encore être collé comme une lune.
Cette découverte signifie que les scientifiques devront peut-être revoir notre compréhension de la façon dont les lunes et les anneaux se forment et sont affectés par l’interaction gravitationnelle avec leur plus grand compagnon.
Quaoar, mesurant seulement 1 110 kilomètres (690 miles) de diamètre, a été découvert en 2002 et, au fil des ans, s’est avéré être une petite boule de roche assez intéressante. Il montre des signes de volcanisme de glace, et il a même une jolie petite lune appelée Weywot, à seulement 170 kilomètres de diamètre.
Mais en 2021, les astronomes ont remarqué autre chose. Ils regardaient Quaoar, une ombre sombre dans les confins du système solaire, se mettre en position pour obscurcir une étoile au loin, un type d’observation appelé occultation. Les observations d’un télescope au sol en Australie ont suggéré que la planète naine pourrait abriter un anneau.
Dirigée par l’astronome Bruno Morgado de l’Université fédérale de Rio de Janeiro au Brésil, une équipe d’astronomes est allée chercher s’ils pouvaient trouver plus de preuves. Mais vous ne pouvez pas simplement, vous savez, pointer un télescope vers une minuscule planète naine dans l’obscurité profonde de la ceinture de Kuiper et espérer distinguer n’importe quel détail, sans parler des anneaux eux-mêmes.
Au lieu de cela, les chercheurs ont dû s’appuyer sur les données recueillies par plusieurs télescopes au sol entre 2019 et 2020, à la recherche de plus d’occultations, ainsi que sur les observations sur l’occultation que lui et son équipe avaient recueillies en 2021 à l’aide de la caractérisation de l’Agence spatiale européenne (ESA). Satellite ExOPlanet (Cheops). Cheops, basé dans l’espace, était nécessaire pour montrer que les indices au sol d’un anneau n’étaient pas l’effet d’une distorsion atmosphérique.
En fin de compte, les données combinées ont donné plus qu’un simple indice.
“Quand nous avons tout assemblé, nous avons vu des baisses de luminosité qui n’étaient pas causées par Quaoar, mais qui indiquaient la présence de matière sur une orbite circulaire autour de lui”, explique Morgado. “Au moment où nous avons vu cela, nous avons dit:” D’accord, nous voyons un anneau autour de Quaoar. “”
Les données ont permis aux chercheurs de caractériser l’anneau, et c’est là que c’est devenu vraiment bizarre. L’anneau est en orbite autour de la planète naine à une distance de 4 100 kilomètres du centre de Quaoar, soit environ 7,4 rayons de Quaoar. (Weywot, pour mémoire, est beaucoup plus éloigné, à une distance de 24 rayons). Mais la limite Roche de Quaoar n’est qu’à 1 780 kilomètres du centre de Quaoar.
Les anneaux des autres corps du système solaire se situent dans leurs limites de Roche. (Nature)
La limite de Roche est une distance critique d’un corps à laquelle les forces de marée – c’est-à-dire la gravité – le sépareront en un tas désordonné de débris alors que la gravité du plus grand corps dépasse la gravité nécessaire pour maintenir le plus petit corps ensemble.
Une fois qu’un objet de taille franchit la limite de Roche, vous pouvez raisonnablement vous attendre à ce qu’il soit réduit en décombres qui seront bientôt taquinés en un anneau. En dehors de la limite de Roche, ce que vous devriez trouver, ce sont des lunes intactes.
Bien sûr, des débris peuvent exister au-delà de la limite de Roche, mais ils devraient encore s’agglutiner dans un laps de temps relativement court, quelques décennies seulement, et fusionner en une sorte de lune. Aucun autre corps du système solaire n’a d’anneaux en dehors de la limite de Roche.
“Ce qui est si intrigant dans cette découverte autour de Quaoar, c’est que l’anneau de matière est bien plus éloigné que la limite de Roche”, explique l’astronome Giovanni Bruno de l’Institut national d’astrophysique en Italie.
“À la suite de nos observations, la notion classique selon laquelle les anneaux denses ne survivent qu’à l’intérieur de la limite de Roche d’un corps planétaire doit être complètement révisée.”
Des recherches supplémentaires devront être effectuées pour comprendre pourquoi l’anneau ne s’est pas transformé en lune, mais il existe plusieurs explications possibles. La première est que les décombres qui composent l’anneau sont, pour une raison quelconque, plus susceptibles de rebondir les uns sur les autres que de rester ensemble. Une autre possibilité est que Weywot, ou même une lune Quaoar encore non détectée, fournisse des perturbations gravitationnelles qui maintiennent la vitesse de collision dans l’anneau suffisamment élevée pour empêcher l’agglutination.
Mais la découverte suggère également qu’il pourrait y avoir plus d’anneaux de ce type là-bas, en orbite autour d’objets plus petits du système solaire, qui n’ont pas encore été trouvés. Peut-être, dans l’un d’entre eux, nous pouvons également trouver des réponses.
La recherche a été publiée dans Nature.
