Des experts démontrent pour la première fois que les deux anneaux d’un petit corps céleste du Système solaire évoluent
Une équipe internationale dirigée par l’IAA-CSIC a démontré pour la première fois que les deux anneaux de Chariklo, un petit corps céleste du Système solaire, évoluent en sens opposés.
Il y a encore un peu plus de dix ans, on pensait que seules les planètes géantes du Système solaire, comme Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, possédaient des anneaux. Mais en 2013, un petit corps céleste d’à peine 250 kilomètres de diamètre, situé à une distance du Soleil près de 17 fois supérieure à celle qui sépare la Terre du Soleil, est venu rejoindre ce cercle restreint. Il s’agit de Chariklo, qui gravite entre Saturne et Uranus et autour duquel deux anneaux denses ont été découverts.
Le 18 octobre 2022, l’Institut d’astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC) a dirigé une observation réalisée avec le télescope spatial James-Webb (JWST) afin d’étudier les anneaux de Chariklo au moyen d’une occultation stellaire. Cette technique consiste à mesurer la diminution de la lumière d’une étoile lorsqu’un objet passe devant elle. Une nouvelle étude, publiée dans Science Advances et également dirigée par l’IAA-CSIC, démontre pour la première fois que le système d’anneaux de Chariklo a changé en l’espace de quelques années seulement.
« La comparaison des observations du JWST avec celles recueillies lors d’autres occultations stellaires au cours de la dernière décennie nous a permis de détecter des évolutions opposées dans les deux anneaux : alors que l’anneau intérieur présente une opacité nettement plus élevée, celle de l’anneau extérieur a diminué », explique Pablo Santos-Sanz, chercheur à l’IAA-CSIC et responsable de l’étude.
Ce comportement inattendu indique que le système d’anneaux de Chariklo est dynamique et qu’il pourrait être soumis à des processus physiques bien plus complexes qu’on ne le pensait jusqu’à présent.
Une prouesse scientifique et technologique
Cette étude marque également une avancée technologique majeure : l’occultation stellaire par Chariklo a été la première à être spécialement prévue et planifiée pour une observation par le télescope James-Webb, puis observée avec succès depuis ce télescope spatial.
« Pour y parvenir, il fallait connaître avec une précision exceptionnelle l’orbite de Chariklo, la position de l’étoile — grâce à la mission Gaia de l’ESA — ainsi que la trajectoire du JWST autour du point de Lagrange L2, situé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, du côté opposé au Soleil. Le JWST suit une orbite autour de cette région, qui doit être régulièrement ajustée par des manœuvres de correction », explique Yücel Kilic, chercheur postdoctoral à l’IAA-CSIC et coauteur de l’étude.
Au moment de l’occultation, Chariklo se déplaçait à seulement 2,5 kilomètres par seconde par rapport au JWST. Cette vitesse relative exceptionnellement faible a permis d’obtenir une résolution spatiale sans précédent pour étudier la structure de ses anneaux. Ceux-ci sont si étroits, et Chariklo si éloigné, qu’il est impossible de les photographier directement, même avec le télescope James-Webb ou les plus grands télescopes terrestres. Les occultations stellaires permettent de les étudier indirectement en mesurant les brèves baisses de luminosité d’une étoile lorsque chacun des anneaux passe devant elle.
Des changements dans les anneaux de Chariklo
Jusqu’à présent, les anneaux entourant les petits corps du Système solaire étaient considérés comme des structures relativement stables. Les changements observés autour de Chariklo remettent cette idée en question et suggèrent que ces systèmes pourraient être beaucoup plus dynamiques que prévu.
« Nos résultats nous obligent à repenser la façon dont ces anneaux se forment et évoluent, ainsi que les mécanismes qui assurent leur stabilité. La possibilité de détecter ces changements ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre l’évolution de ces systèmes et, peut-être, celle d’autres systèmes d’anneaux du Système solaire », souligne Santos-Sanz.
L’origine physique des changements observés reste toutefois à déterminer : ils pourraient traduire une évolution des anneaux au fil du temps, résulter de différences liées aux filtres utilisés lors des observations, ou être dus à une combinaison de ces deux facteurs.
L’Institut d’astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC) a dirigé toutes les étapes de l’étude, de la conception scientifique du projet et de la prévision de l’occultation par Chariklo observée avec le JWST jusqu’à l’analyse des données et à l’interprétation physique des résultats. Son équipe a également joué un rôle décisif dans la modélisation des anneaux et l’analyse statistique ayant permis d’établir la réalité des changements détectés. Ces travaux ont été menés en collaboration avec des chercheurs d’Espagne, du Brésil, de France, de Hongrie et des États-Unis.
Source : IAA-CSIC
Référence de l'article
Pablo Santos-Sanz et al. JWST stellar occultation reveals unexpected changes in Chariklo’s ring system. Science Advances.