samedi 22 juin 2019

Mesure directe de la température des anneaux d'Uranus


77 kelvins, soit 77 degrés au dessus du zéro absolu, c'est la température de l'anneau principal d'Uranus qui vient d'être mesurée pour la première fois grâce à la détection de son émission infra-rouge par ALMA. Une étude américano-britannique à paraître dans The Astronomical Journal.




Les astronomes ont exploité non seulement ALMA mais aussi le Very Large Telescope pour imager les fins anneaux de Uranus, mais alors que le VLT observe la lumière réfléchie sur  les anneaux (la lumière du Soleil), ALMA permet d'observer la lumière directement émise par la matière composant les anneaux, du fait de sa température. Tout corps émet un rayonnement à dominante infrarouge dont le spectre dépend de sa température. 
Les anneaux de Uranus n'ont été détectés pour la première fois qu'en 1977, ils sont aujourd'hui visibles par la plupart des grands télescopes terrestres. Mais les chercheurs ne s'attendaient pas à voir des anneaux aussi brillants dans le domaine des infra-rouge. L'analyse spectrale de cette lumière infra-rouge révèle la valeur de la température : 77 K. 

Au delà de la température, les observations conjointes effectuées avec le VLT et ALMA montrent que l'anneau Epsilon, qui est le plus dense et le plus brillant, est très différent des autres anneaux qui existent dans notre système solaire. Tous les anneaux (dignes de ce nom) qui sont connus, que ce soit autour de Saturne ou de Jupiter, sont composés d'une multitude de grains dont la taille est très variable mais comporte toujours des particules très petites : du micromètre à la dizaine de mètres pour Saturne et de l'ordre du micromètre pour Jupiter. Or, l'anneau Epsilon de Uranus, lui, est composé de grains rocheux dont les plus petits ne sont jamais plus petits que quelques centimètres.

Les planétologues Edward Molter (université de Berkeley) et ses collègues ne comprennent pas pourquoi il en est ainsi. Pour eux, il existe deux possibilités : soit un mécanisme a expulsé les petits grains de l'anneau principal d'Uranus, ou bien les grains sont en train de s'agglomérer entre eux. La connaissance de la température de l'anneau va en tous cas permettre de mieux modéliser sa formation et son évolution. Il est important pour les planétologues de comprendre si tous les anneaux d'Uranus ont pour origine la même matière ou non. 
Les 13 anneaux d'Uranus sont visuellement très différents de ceux de Saturne. Alors que les anneaux de Saturne réfléchissent très bien la lumière (et on s'en félicite à chaque fois qu'on les voit dans l'oculaire!), l'albédo (le pouvoir réfléchissant) de ceux d'Uranus est beaucoup plus faible : ils sont presqu'aussi sombres que du charbon. Les anneaux d'Uranus sont aussi beaucoup moins étendus que ceux de Saturne : entre 20 et 100 km seulement (72000 km pour le plus gros anneau de Saturne).
Les anneaux peuvent être des résidus d'anciens satellites capturés par la planète puis détruits par effets de marée gravitationnelle,  ou bien le résultat de la collision de plusieurs petits satellites, ou encore des débris très anciens datant du disque protosolaire qui a donné naissance à tous les corps du système solaire.

Les spécialistes en voyant le résultat qu'ils obtiennent aujourd'hui avec la combinaison du VLT et de ALMA ne peuvent que penser à ce qu'ils obtiendront dans quelques années avec le télescope spatial Webb : des vues beaucoup plus détaillées des anneaux d'Uranus en infra-rouge qui offriront une nouvelle fenêtre de compréhension.


Source

Thermal emission from the Uranian ring system
Edward Molter, et al.
accepté pour publication dans the Astronomical Journal


Illustration

Image composite en infra-rouge lointain montrant l'atmosphère et l'anneau Epsilon d'Uranus (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Edward M. Molter and Imke de Pater).


3 commentaires :

Youx a dit…

Bonjour Eric,
il y a tout de même des explications bizarres aux anneaux des planètes:
Si on date ceux de Saturne à quelques dizaines de millions d'années, comment imaginer que ceux d'Uranus datent du disque protosolaire?
Dans le premier cas, ce serait un phénomène éphémère, dans le deuxième l'espérance de vie des anneaux (indépendamment de leur origine) se chiffrerait en milliards d'années.

Dr Eric Simon a dit…

Ce qui fait penser cette hypothèses aux chercheurs, c'est l'énorme différence de cet anneau avec les autres anneaux qu'on connait... Les anneaux de Saturne et cet anneau Epsilon d'Uranus n'ont clairement rien en commun...

Youx a dit…

Oui, oui, vous expliquez bien dans l'article que leur origine semble différente.
Ce qui me tracasse, c'est la longévité du phénomène "anneaux".
Si ils peuvent persister des milliards d'années, on se trouve au tout tout début de la vie des anneaux de Saturne, ce qui nous met dans une position privilégiée. Ce que n'aiment pas trop les astronomes.
La jeunesse des anneaux de Saturne laisserait plutôt penser qu'il s'agit d'un phénomène passager qui apparaît et disparaît aussi vite autour des planètes.