Lorsque nous pensons aux systèmes d'anneaux, ce qui nous vient naturellement à l'esprit, ce sont des planètes comme Saturne. Ce sont de beaux anneaux sont certainement les plus connus, mais ils ne sont pas la seule planète de notre système solaire à en avoir. Comme le Voyageur missions démontrées, chaque planète du système solaire externe - de Jupiter à Neptune - a son propre système d'anneaux. Et ces dernières années, les astronomes ont découvert que même certaines planètes mineures - comme les astéroïdes Centaure 10199 Chariklo et 2006 Chiron - en ont aussi.
C'était une découverte plutôt surprenante, car ces objets ont de telles orbites chaotiques. Étant donné que leurs chemins à travers le système solaire sont souvent modifiés par la puissante gravité des géantes gazeuses, les astronomes se sont naturellement demandé comment une planète mineure pouvait conserver un système d'anneaux. Mais grâce à une équipe de chercheurs de l'Université d'État de Sao Paulo au Brésil, nous sommes peut-être sur le point de répondre à cette question.
Dans une étude intitulée «Les anneaux de Chariklo sous des rencontres rapprochées avec les planètes géantes», parue récemment dans The Astrophysical Journal, ils ont expliqué comment ils ont construit un modèle du système solaire qui incorporait 729 objets simulés. Tous ces objets étaient de la même taille que Chariklo et avaient leur propre système d'anneaux. Ils ont ensuite examiné le processus d'interaction avec la géante gazeuse.
Pour le décomposer, les centaures sont une population d'objets de notre système solaire qui se comportent à la fois comme des comètes et des astéroïdes (d'où la raison pour laquelle ils sont nommés d'après les bêtes hybrides de la mythologie grecque). 10199 Chariklo est le plus grand membre connu de la population centaure, un ancien objet trans-neptunien (TNO) qui orbite actuellement entre Saturne et Uranus.
Les anneaux autour de cet astéroïde ont été remarqués pour la première fois en 2013 lorsque l'astéroïde a subi une occultation stellaire. Cela a révélé un système de deux anneaux, avec un rayon de 391 et 405 km et des largeurs d'environ 7 km 3 km, respectivement. Les caractéristiques d'absorption des anneaux ont montré qu'ils étaient partiellement composés de glace d'eau. À cet égard, ils ressemblaient beaucoup aux anneaux de Jupiter, de Saturne, d'Uranus et des autres géantes gazeuses, qui sont composées en grande partie de glace d'eau et de poussière.
Cela a été suivi par des découvertes faites en 2015 qui indiquaient que Chiron 2006 - un autre Centaure majeur - pourrait avoir sa propre bague. Cela a conduit à de nouvelles spéculations selon lesquelles il pourrait y avoir de nombreuses planètes mineures dans notre système solaire qui ont un système d'anneaux. Naturellement, c'était un peu déroutant pour les astronomes, car les anneaux sont des structures fragiles qui étaient considérées comme exclusives aux géantes gazeuses de notre système.
Comme le professeur Othon Winter, chercheur principal de l'équipe de Sao Paulo, l'a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«Au début, ce fut une surprise de trouver un centaure avec des anneaux, car les centaures ont des orbites chaotiques errant entre les planètes géantes et ayant de fréquentes rencontres rapprochées avec eux. Cependant, nous avons montré que dans la plupart des cas, le système d'anneaux peut survivre à toutes les rencontres rapprochées avec les planètes géantes. Par conséquent, les centaures avec des anneaux pourraient être beaucoup plus courants que nous ne le pensions auparavant. »
Pour leur étude, Winter et ses collègues ont considéré les orbites de 729 clones simulés de Chariklo alors qu'ils tournaient autour du Soleil au cours de 100 millions d'années. À partir de cela, Winter et ses collègues ont constaté que chaque centaure en moyenne environ 150 rencontres rapprochées avec une géante gazeuse, dans un rayon de Hill de la planète en question. Comme Winter l'a décrit:
«L'étude a été réalisée en deux étapes. Nous avons d'abord considéré un ensemble de plus de 700 clones de Chariklo. Les clones avaient des trajectoires initiales légèrement différentes de Chariklo à des fins statistiques (car nous avons affaire à des trajectoires chaotiques) et simulaient par calcul leur évolution orbitale en avant dans le temps (pour voir leur avenir) et également en arrière dans le temps (pour voir leur passé). Au cours de ces simulations, nous avons archivé les informations de toutes les rencontres rapprochées (plusieurs milliers) qu'ils ont eues avec chacune des planètes géantes. »
«Dans la deuxième étape, nous avons effectué des simulations de chacune des rencontres rapprochées trouvées dans la première étape, mais en incluant maintenant un disque de particules autour de Chariklo (représentant les particules de l'anneau). Ensuite, à la fin de chaque simulation, nous avons analysé ce qui est arrivé aux particules. Lesquels ont été retirés de Chariklo (échappant à son champ gravitationnel)? Lesquels ont été fortement perturbés (toujours en orbite autour de Chariklo)? Lesquels n'ont pas subi d'effet significatif? »
Au final, les simulations ont montré que dans 90% des cas, les anneaux des Centaures ont survécu à leurs rencontres rapprochées avec des géantes gazeuses, alors qu'ils ont été dérangés dans 4% des cas, et n'ont été enlevés que 3% du temps. Ainsi, ils ont conclu que s'il existe un mécanisme efficace qui crée les anneaux, alors il est suffisamment fort pour permettre aux centaures de les garder.
Plus que cela, leurs recherches semblent indiquer que ce qui était considéré comme unique à certains corps planétaires peut en fait être plus courant. "Cela révèle que notre système solaire est complexe non seulement dans son ensemble ou pour les grands corps", a déclaré Winter, "mais même les petits corps peuvent montrer des structures complexes et une évolution temporelle encore plus complexe."
La prochaine étape pour l'équipe de recherche consiste à étudier la formation des anneaux, ce qui pourrait montrer qu'en fait, ils les récupèrent des géantes gazeuses elles-mêmes. Mais peu importe d'où ils viennent, il devient de plus en plus clair que les centaures comme 10199 Chariklo ne sont pas seuls. De plus, ils n'abandonneront pas leurs bagues de si tôt!
