Principal AstronomieLes anneaux d'Uranus sont étonnamment brillants en émissions thermiques

Les anneaux d'Uranus sont étonnamment brillants en émissions thermiques

Astronomie : Les anneaux d'Uranus sont étonnamment brillants en émissions thermiques

À la fin des années 1970, les scientifiques ont fait une découverte assez intéressante sur les géantes gazeuses du système solaire. Grâce aux observations en cours utilisant des optiques améliorées, il a été révélé que les géantes gazeuses comme Uranus - et pas seulement Saturne - possèdent des systèmes en anneau. La principale différence est que ces systèmes en anneau ne sont pas facilement visibles de loin en utilisant des optiques classiques et nécessitent un minutage exceptionnel pour que la lumière leur soit réfléchie.

Une autre façon de les étudier est d'observer leur planète dans les longueurs d'onde infrarouge ou radio. Cela a récemment été démontré par une équipe d’astronomes qui ont effectué des observations d’Uranus à l’aide du Grand réseau millimétrique / submillimétrique Atacama (ALMA) et du très grand télescope (VLT). En plus d’obtenir des lectures de température des anneaux, ils ont confirmé ce que de nombreux scientifiques soupçonnaient depuis un certain temps.

L'étude qui décrit leurs découvertes, «Émissions thermiques du système cyclique uranien», est récemment parue dans The Astronomical Journal . L’équipe d’étude était composée de Edward Molter et Imke de Pater de l’Université de Californie à Berkeley (qui avait dirigé les observations ALMA), tandis que Michael Roman et Leigh Fletcher (de l’Université de Leicester) étaient responsables des observations du VLT.

Image composite d'Uranus dans deux bandes infrarouges, montrant la planète et son système annulaire. Crédit: Observatoire WM Keck (Marcos van Dam)

Alors que William Herschel décrivait avoir vu un éventuel anneau autour d’Uranus dès 1789, ses anneaux n’étaient définitivement découverts qu’en 1977 par une équipe utilisant l’observatoire Kuiper Airborne de la NASA. Ces observations ont confirmé l'existence de quatre anneaux, tandis que six autres ont été découverts peu de temps après. Lorsque Voyager 2 a adopté Uranus en 1986, il a obtenu les premières images directes des anneaux et en a détecté une onzième.

Depuis lors, le nombre total d'anneaux observés est passé à treize. En outre, les observations du télescope spatial Hubble et de l'observatoire de Keck ont ​​confirmé l'existence de deux anneaux auparavant inconnus qui gravitent autour d'une trajectoire Uranus beaucoup plus longue, de couleur bleue et rouge. Cela indique que ces “anneaux extérieurs” ont une composition différente de celle des anneaux intérieurs (qui sont gris).

En dépit de ces découvertes, une compréhension détaillée des anneaux d'Uranus (y compris la taille et la distribution de ses particules) est restée jusqu'à présent mal limitée. C’est pourquoi l’équipe s’est réunie pour analyser la structure en anneau à l’aide de l’imagerie radio millimétrique d’ALMA et des données dans l’infrarouge moyen du spectromètre et imageur VLT de l’instrument VISIR.

Ce que ces données combinées ont révélé, c'est que le système d'Uranus a une température de seulement 77 K (-196 ° C; -320 ° F). Les observations ont également confirmé que l'anneau le plus brillant et le plus dense d'Uranus (l'anneau d'Epsilon) diffère des autres systèmes d'anneaux connus de notre système solaire. Comme l'a expliqué Imke de Pater, professeur d'astronomie à l'Université de Berkeley, dans un entretien avec Berkeley News:

«Les anneaux principalement glacés de Saturne sont larges, brillants et présentent une gamme de tailles de particules allant de la poussière d’un micron dans l’ anneau D le plus interne à des dizaines de mètres dans les anneaux principaux. Le petit bout manque dans les anneaux principaux d'Uranus; La bague la plus brillante, epsilon, est composée de rochers de la taille d’une balle de golf et de plus gros. "

Bagues d'Uranus
Les anneaux d'Uranus. Crédit: NASA / ESA / Hubble

Cela distingue l’anneau Epsilon d’Uranus des anneaux de Saturne, composés d’eau glacée et de traces de poussière dont la taille varie de quelques micromètres à quelques mètres. Il est également en contradiction avec les anneaux de Jupiter, qui contiennent principalement des particules de la taille d'un micron et les anneaux de Neptune qui sont principalement de la poussière. Même les anneaux principaux d'Uranus ont également de larges couches de poussière entre eux.

Il est important pour les astronomes de connaître la composition et la répartition de la matière dans ces systèmes cycliques, car ils pourraient être créés de différentes manières. Ceux-ci comprennent d'anciens astéroïdes capturés par la gravité de la planète, des restes de lunes entrés en collision en orbite ou des débris laissés par la formation du système solaire (il y a environ 4, 6 milliards d'années). Molter, étudiant diplômé de l'UC Berkeley, a déclaré:

«Nous savons déjà que l'anneau epsilon est un peu bizarre, car nous ne voyons pas les trucs plus petits. Quelque chose a balayé les petites choses, ou tout est gloging ensemble. Nous ne savons tout simplement pas. Ceci est une étape vers la compréhension de leur composition et si toutes les bagues proviennent du même matériau source ou sont différentes pour chaque bague.

«La composition des anneaux d'Uranus est différente de celle de l'anneau principal de Saturne, en ce sens que, dans l'optique et l'infrarouge, 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 km de large, alors que celui de Saturne mesure 100 km de large, voire des dizaines de milliers de kilomètres. "

Image proche infrarouge prise des anneaux d'Uranus par l'observatoire de Keck. Crédit: Imke de Pater, Seran Gibbard / Heidi Hammel (2006)

Cette absence de particules de la taille d'une poussière a été constatée pour la première fois lorsque la sonde spatiale Voyager 2 a été pilotée par la planète en 1986, mais le vaisseau spatial n'a pas pu mesurer la température des anneaux à cette époque. Cependant, les observations VLT et ALMA ont été conçues (en partie) pour pouvoir explorer la structure de température de l'atmosphère d'Uranus.

Chose intéressante, c’est précisément ce que l’équipe d’étude avait tenté de faire à l’époque. Mais quand ils ont réduit les données, ils ont remarqué quelque chose d'encore plus impressionnant: les anneaux d'Uranus les éclairant. «C'est cool que nous puissions même faire cela avec les instruments que nous avons», a déclaré Molter. «J'essayais juste d'imaginer la planète de mon mieux et j'ai vu les anneaux. C'était incroyable."

Les résultats de cette étude sont particulièrement intéressants si l’on considère que les télescopes de nouvelle génération qui se déplaceront dans l’espace dans les années à venir (comme le télescope spatial James Webb) pourront visualiser les anneaux avec encore plus de précision et de sensibilité. Ces observations permettront aux astronomes de placer des contraintes spectroscopiques considérablement améliorées sur le système d'anneaux d'Uranus, et éventuellement sur ceux des autres géantes gazeuses.

Lectures complémentaires: Berkeley News

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