Les astronomes ont découvert un système d’anneaux entièrement nouveau dans le système solaire, et il est situé à une si grande distance de sa planète mère naine que cela devrait être impossible.

L’anneau entoure Quaoar, qui fait environ la moitié de la taille de Pluton et situé au-delà de Neptune. Ce n’est que le troisième anneau à trouver autour d’une planète mineure et le septième système d’anneaux du système solaire, avec les anneaux les plus célèbres et les mieux étudiés entourant les planètes géantes Saturne, Jupiter, Neptune et Uranus.

« Les six [previously known] les planètes avec des systèmes d’anneaux ont toutes des anneaux assez proches de la surface de la planète. Cela remet donc vraiment en question nos théories de formation d’anneaux », co-auteur de l’étude Vik Dhillon (s’ouvre dans un nouvel onglet), professeur de physique et d’astronomie à l’Université de Sheffield en Angleterre, a déclaré à Drumpe. « On pensait auparavant qu’il était impossible d’avoir des anneaux aussi éloignés, donc en un mot, l’anneau de Quaoar est un véritable défi à expliquer théoriquement. »

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Le système d’anneaux est situé à une distance de sept rayons planétaires de Quaoar (c’est-à-dire sept fois le rayon de Quaoar), ce qui est deux fois plus éloigné que la limite maximale théorique d’un système d’anneaux, connue sous le nom de limite de Roche. À titre de comparaison, la partie principale des anneaux de Saturne se trouve à seulement trois rayons planétaires de la géante gazeuse.

Auparavant, on pensait que les anneaux au-delà de la limite de Roche ne pourraient pas survivre aussi loin de leur corps parent.

« Les anneaux qui se forment en dehors des limites de Roche ne sont pas censés être stables ; ils devraient rapidement s’accumuler en lunes, utilisant tout le matériau de l’anneau », a déclaré Dhillon. « Avec cette découverte, nous avons un anneau non seulement à l’extérieur de la limite de Roche, mais bien au-delà. »

Les découvertes de l’équipe ont été publiées le 8 février dans la revue Nature. (s’ouvre dans un nouvel onglet)

Comment une planète naine a développé un anneau lointain

Dhillon et l’équipe pensent que l’anneau de Quaoar s’est formé de la même manière que les autres anneaux du système solaire : les collisions de lunes en orbite autour de la planète mère ont créé des débris qui se sont déposés dans un anneau composé de particules de roche, de glace et de poussière.

Ces particules ne peuvent pas reformer une lune si elles sont proches de la planète et dans la limite de Roche, car les forces de marée du corps parent les déchirent constamment et les empêchent de s’agglutiner, selon les chercheurs. Mais cela ne peut pas être le cas avec la bague de Quaoar.

« Nous devons trouver un moyen d’empêcher cette lune de se former aussi loin », a déclaré Dhillon. « Les particules de l’anneau entrent en collision tout le temps, et si ces collisions sont élastiques, cela signifie que les particules ne peuvent pas s’agglutiner pour former une lune. » (Une collision élastique est une collision dans laquelle deux objets en collision rebondissent l’un sur l’autre plutôt que de s’agglutiner, comme une balle en caoutchouc frappant le sol.)

Des collisions élastiques peuvent être possibles si les particules de l’anneau ont un revêtement extérieur glacé, a déclaré Dhillon – ce qui est plausible, étant donné l’emplacement de Quaoar au bord du système solaire. Cependant, plus de données sont nécessaires pour confirmer cette idée.

Une découverte fortuite

Les chercheurs ont découvert le système d’anneaux en cherchant à savoir si Quaoar avait une atmosphère. L’équipe a utilisé l’instrument HiPERCAM à grande vitesse sur le Gran Telescopio Canarias), un télescope dans les îles Canaries espagnoles qui peut détecter de petites variations de lumière provenant d’étoiles de fond. L’anneau est devenu visible lorsqu’il a provoqué une baisse d’environ 5% à 10% de la lumière d’une étoile d’arrière-plan, à la fois avant et après le passage du corps principal de Quaoar devant l’étoile. Cet événement, connu sous le nom d’occultation, a duré moins d’une minute.

« La découverte a été un peu une surprise », a déclaré Dhillon. « Nous savions qu’il y avait une possibilité que nous les trouvions, mais nous ne les recherchions pas vraiment. »

L’anneau de Quaoar est trop petit et trop faible pour être vu par imagerie directe, même avec un instrument aussi puissant que le télescope spatial Hubble. Dhillon a ajouté qu’en dehors des événements d’occultation, la seule façon de repérer ces anneaux de planètes naines serait d’envoyer une sonde robotique pour les visiter.

« Cette découverte vous montre l’incroyable diversité des choses qui se trouvent dans notre propre arrière-cour cosmique », a déclaré Dhillon. « Vous n’avez pas besoin de regarder à des années-lumière dans l’univers lointain pour trouver l’inattendu. Les surprises sont encore nombreuses dans notre propre système solaire. »