Les astronomes ont repéré des anneaux possibles autour de la planète mineure Chiron, suggérant que les systèmes d’anneaux pourraient être plus communs dans tout le système solaire que les scientifiques ne le pensaient auparavant.
Une équipe de scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a vu des signes d’anneaux en regardant Chiron — un objet de 145 milles de large (233 kilomètres) qui orbite entre Saturne et Uranus – passer devant une étoile brillante, dans un processus connu sous le nom d’occultation.
« Chiron est un objet intéressant à étudier avec les occultations depuis la découverte de caractéristiques ressemblant à des jets il y a dix ans », ont déclaré Jessica Ruprecht et Michael Person, tous deux du MIT Space.com par courriel. « Nous avons suivi chaque fois que cela était disponible we nous n’étions pas en mesure de recueillir plus de données jusqu’à récemment. »
Anneau autour du centaure
Après sa découverte en 1977, Chiron a été classé comme le premier « centaure » — un corps entre Jupiter et Pluton avec des caractéristiques communes aux astéroïdes et aux comètes. Aujourd’hui, il y a plus de 200 centaures connus, et les scientifiques estiment qu’il y a plus de 44 000 de ces comètes-astéroïdes hybrides dans le système solaire.
À la fin des années 1980, les astronomes ont observé que Chiron présentait des modèles d’éclaircissement, ainsi qu’une activité similaire à celle d’une comète striée. En 1994, des observations faites lors d’une occultation stellaire ont suggéré la présence de jets de glace d’eau sur Chiron.
Ruprecht et son équipe ont déterminé que Chiron passerait devant une autre étoile relativement brillante le novembre. 29, 2011. Ils ont observé l’événement, qui n’a duré que quelques minutes, en utilisant l’installation de télescopes infrarouges de la NASA et le Réseau mondial de télescopes de l’Observatoire Las Cumbres, tous deux à Hawaï.
Les observations ont produit un résultat inattendu. Un seul corps bloquerait la lumière des étoiles à la fois. Mais les télescopes ont montré que la lumière de l’étoile était bloquée avant et après que Chiron se soit déplacé devant elle, suggérant que de la poussière ou des roches entouraient le centaure.
Les astronomes ont vu des caractéristiques de chaque côté de Chiron d’une largeur de 1,8 et 4,3 miles (3 et 7 kilomètres), séparées par une distance de 6,2 à 8,7 miles (10 à 14 km). Cela pourrait indiquer deux anneaux similaires aux deux anneaux découverts l’année dernière autour de Chariklo, le seul centaure connu plus grand que Chiron.
Chariklo est l’un des cinq corps du système solaire connus pour avoir un système annulaire. (Les quatre autres sont les planètes géantes — Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.) Si Chiron possède également des anneaux, il en va de même pour de nombreux autres centaures, ont déclaré les chercheurs.
« Les anneaux peuvent être plus communs que nous ne le pensions », a déclaré Ruprecht. « Nous espérons observer d’autres corps similaires pour rechercher de telles caractéristiques. »
Mais elle et les autres membres de l’équipe restent prudents, car les anneaux ne sont pas la seule explication possible de ce qu’ils ont observé. Par exemple, les caractéristiques intrigantes peuvent avoir été causées par une coquille de poussière ou de gaz autour du centaure, ou par la présence précédemment suggérée de jets de poussière ou d’eau, ont déclaré les chercheurs.
La nouvelle étude a été publiée dans la revue Icarus.
Mettre un anneau dessus
L’équipe de Ruprecht n’est pas le seul groupe curieux des centaures annelés.
« Les mesures présentaient des similitudes très remarquables avec certaines des mesures effectuées lors de l’occultation stellaire par Chariklo », a déclaré José Ortiz, de l’Institut d’Astrophysique d’Espagne, à propos des nouvelles observations de Chiron. Ortiz faisait partie de l’équipe qui a trouvé les bagues de Chariklo.
« Ces mesures, associées à des contraintes beaucoup plus faibles des occultations précédentes par Chiron, pourraient donner une idée approximative de l’orientation possible d’un système d’anneaux dans Chiron », a déclaré Ortiz Space.com par courriel.
En étudiant les données recueillies par l’équipe de Ruprecht, ainsi que des observations antérieures, Ortiz et ses collègues ont conclu qu’il existe une forte possibilité que des anneaux existent autour du centaure. Si tel est le cas, d’autres centaures et objets transneptuniens (TNOs) – des corps qui orbitent au—delà de Neptune — pourraient posséder leurs propres systèmes d’anneaux, a déclaré Ortiz.
Les observations de Chiron ont montré que sa luminosité change avec le temps, et que les caractéristiques de glace d’eau observées sur le centaure se déplacent ou même disparaissent. Selon Ortiz, la présence d’anneaux aux orientations changeantes vus de la Terre pourrait expliquer de telles variations, en particulier si les anneaux étaient la source de la glace.
Dans leurs recherches, qui ont été publiées plus tôt cette année dans la revue Astronomy & Astrophysics, Ortiz et son équipe ont écrit: « Un système d’anneaux est le seul moyen que nous puissions penser pour provoquer un changement de magnitude important. »
Les anneaux de Saturne présentent des caractéristiques spectroscopiques importantes de glace d’eau, a déclaré Ortiz. D’autres recherches ont révélé que la glace d’eau sur Chariklo se trouve également dans les anneaux.
« Chiron et tous les centaures sont les ancêtres des comètes de la famille de Jupiter, nous nous attendons donc à ce que la composition de surface des centaures et des comètes puisse être similaire », a déclaré Ortiz. « Et la comète nucleido ne présente pas de caractéristiques de glace d’eau détectables dans les spectres de leurs surfaces, il semble donc que la glace d’eau détectée dans Chiron se trouve très probablement dans les anneaux, pas à la surface. »
Ortiz et ses co-auteurs ont rejeté l’idée qu’une coquille de poussière ou de gaz pourrait expliquer les données de Chiron. Ils ont dit qu’un obus bloquerait probablement la lumière des étoiles, pas créerait deux caractéristiques symétriques. Une coquille elliptique pourrait théoriquement créer les pointes acérées de la lumière des étoiles, a déclaré Ortiz, mais la coquille devrait être sphérique pour expliquer les observations effectuées à partir de deux sites différents. De plus, aucune coquille ellipsoïdale n’a jamais été observée autour d’une comète.
Alors que Ruprecht et son équipe ont suggéré que les jets pouvaient également expliquer les signaux inhabituels, Ortiz se demande pourquoi les jets donneraient des configurations symétriques ou une structure double. Il a également souligné que le centaure était dans un état calme au moment des observations, ne fournissant aucune source pour un jet.
Ruprecht s’est dite plus prudente; elle a souligné que Chiron devait être étudié plus avant afin de faire une affirmation définitive sur les caractéristiques inhabituelles.
« Alors que la découverte récente d’anneaux autour de Chariklo la rend plus plausible, nous avons montré plusieurs interprétations possibles — jets, panaches, etc. – tout cela est cohérent avec nos données « , a déclaré Ruprecht. « Ce n’est qu’avec d’autres observations que nous pourrons déterminer la situation réelle. »
Plus à trouver?
Si des anneaux existent autour de Chiron, ils pourraient avoir de larges implications pour d’autres centaures et objets transneptuniens.
Plusieurs occultations ont déjà été observées pour les TNOs, et aucun signe d’anneaux n’a été repéré. Il est possible que les anneaux ne se forment que dans la région de Jupiter à Neptune, où se trouvent les centaures, plutôt qu’au-delà de Neptune, a déclaré Ortiz. L’une des raisons est que les anneaux peuvent se former par collisions, qui sont plus fréquentes dans le col des centaures des bois.
Aucun anneau n’a été observé non plus dans la ceinture d’astéroïdes, malgré de nombreuses occultations. Si les collisions forment des systèmes d’anneaux, les vitesses d’impact dans la ceinture d’astéroïdes peuvent être trop lentes pour les créer, a déclaré Ortiz. Il prévient que ces lignes de pensée sont spéculatives et que davantage de recherches seront nécessaires pour les soutenir.
Pourtant, les anneaux formés par collision pourraient fournir un aperçu de l’histoire des centaures. De telles collisions pourraient être plus fréquentes qu’on ne le pensait. Ou peut-être que les anneaux de Chariklo et de Chiron se sont formés il y a longtemps, avant d’être capturés dans la région transneptunienne.
« Dans ce cas, les anneaux auraient survécu très longtemps, ce qui serait remarquable », a-t-il déclaré.
Si les anneaux se formaient plutôt par d’autres méthodes, cela aurait des implications différentes.
« Si les anneaux sont causés par des satellites, cela peut signifier que les centaures pourraient avoir de nombreux satellites », a-t-il déclaré. « Il y a beaucoup de possibilités différentes que nous essayons maintenant d’explorer. »
Ortiz et son équipe ont également spéculé sur la relation entre la couleur du centaure et l’existence possible d’anneaux. Si les anneaux contiennent de la glace d’eau dans le système, les centaures avec des anneaux seraient plus bleus, comme le sont Chiron et Chariklo. De nombreux centaures sont de couleur similaire à Chiron et Chariklo, de sorte que les systèmes d’anneaux peuvent être très courants chez les centaures. Étant donné que des différences de couleur similaires existent également dans les petits TNOs, certains de ces objets peuvent également présenter des anneaux.
Comprendre dans quelle mesure les anneaux dominent dans les petits corps du système solaire externe nécessitera une étude plus approfondie — un processus difficile. Les occultations stellaires de corps particuliers ne sont pas très courantes et peuvent être difficiles à prévoir.
« Pour détecter un anneau de manière fiable, plusieurs observations de plusieurs sites lors d’une occultation sont nécessaires », a déclaré Ortiz.
Les ombres des centaures ont la même taille que les objets eux-mêmes, ce qui rend difficile l’observation d’une seule occultation sur plusieurs sites. L’occultation de Chiron a été observée par deux télescopes distants d’environ 129 km. Les anneaux de Chariklo ont été repérés à l’aide d’instruments dans ce qu’Ortiz appelait « l’une des régions du monde avec une couverture de télescope dense. »
Au fur et à mesure que les scientifiques recueillent plus de données sur Chiron et d’autres petits centaures, davantage d’anneaux ou de caractéristiques orbitales peuvent être trouvés. Des caractéristiques variées autour d’une gamme d’objets peuvent aider les scientifiques à comprendre comment ces objets se forment dans le système solaire.
« Il est possible que l’étude de différents systèmes annulaires à des échelles de taille aussi variées — des planètes géantes aux minuscules planétoïdes — nous apprenne beaucoup sur la façon dont de telles structures se forment », a déclaré Ruprecht.
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