Les deux anneaux étroits entourant Chariklo, un petit corps glacé qui orbite autour du Soleil entre Saturne et Uranus, semblent avoir changé en quelques années seulement, l’anneau intérieur bloquant davantage la lumière des étoiles et l’anneau extérieur en bloquant moins. Cette découverte, publiée dans la revue Science Advances, est la première preuve que le système d’anneaux d’un petit corps du système solaire peut changer sur une période aussi courte, selon l’équipe de recherche.
Le résultat provient d’une seule observation soigneusement chronométrée par le télescope spatial James Webb. Des chercheurs dirigés par l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC) en Espagne ont comparé cette mesure avec les observations d’occultation stellaire recueillies au cours de la décennie précédente.
L’équipe ne peut pas encore dire ce qui a causé ce changement. Cela peut refléter une évolution physique réelle des anneaux, des différences dans les longueurs d’onde de la lumière utilisées dans différentes observations, ou les deux. Chaque possibilité évoque une histoire différente sur la façon dont les petits mondes s’accrochent aux anneaux.
Un système d’anneaux qui a bouleversé les attentes
Les anneaux ont longtemps été associés uniquement aux planètes géantes. Cela a changé en 2013, lorsque les astronomes ont découvert deux anneaux denses autour de Chariklo, un objet mesurant seulement environ 250 kilomètres (155 miles) de diamètre et se déplaçant près de 17 fois plus loin du Soleil que la Terre, selon l’annonce du CSIC de la nouvelle étude.
Chariklo appartient à un groupe appelé Centaures, des corps glacés dont les orbites se situent parmi celles des planètes extérieures. Ses anneaux sont si étroits et éloignés qu’aucun télescope, y compris Webb, ne peut les résoudre en image.
Les astronomes s’appuient plutôt sur les occultations stellaires. Lorsque les anneaux passent devant une étoile lointaine, ils bloquent brièvement une partie de sa lumière. La mesure de ces creux révèle la quantité de matière que contiennent les anneaux et comment elle est disposée.
Webb regarde de près alors que les anneaux croisaient une étoile
L’observation clé a eu lieu le 18 octobre 2022, lorsque Webb a observé les anneaux de Chariklo passer devant une étoile en arrière-plan. Il s’agissait de la première occultation stellaire spécifiquement prédite et planifiée pour Webb, puis observée avec succès, un exploit décrit dans un rapport antérieur sur l’observation.
À l’époque, Chariklo se déplaçait par rapport à Webb à seulement 2,5 kilomètres par seconde (environ 1,6 miles par seconde). Ce mouvement relatif inhabituellement lent a donné aux chercheurs des détails exceptionnellement fins sur la structure des anneaux.
Yücel Kilic, chercheur postdoctoral à l’IAA-CSIC et co-auteur, a déclaré que l’observation nécessitait de connaître l’orbite de Chariklo, la position de l’étoile de la mission Gaia de l’ESA et le propre chemin de Webb autour du point L2.
La comparaison des données de Webb avec des occultations antérieures a produit la surprise. a déclaré Pablo Santos-Sanz, le chercheur de l’IAA-CSIC qui a dirigé l’étude. L’anneau intérieur présentait une opacité significativement plus élevée, tandis que l’anneau extérieur présentait une opacité plus faible.
Selon un rapport de l’Observatoire de Paris, auquel les chercheurs ont participé, l’opacité de l’anneau intérieur a augmenté d’environ 50 pour cent et celle de l’anneau extérieur a diminué d’environ 60 pour cent par rapport aux mesures de 2017. La modélisation de l’équipe suggère qu’il est peu probable que Webb ait simplement échantillonné une partie inhabituellement dense d’un anneau et une partie inhabituellement clairsemée de l’autre.
Explications concurrentes et aucun verdict
Les chercheurs ont décrit plusieurs possibilités sans en retenir une seule. Dans une version pré-imprimée de l’étude, ils suggèrent que l’augmentation de l’opacité de l’anneau intérieur pourrait indiquer un réapprovisionnement actif avec du nouveau matériau, tandis que le signal plus faible de l’anneau extérieur pourrait refléter une perte de matériau, ce qui signifierait que l’anneau pourrait être transitoire.
Il y a aussi une question de mesure. Webb a observé dans la lumière proche infrarouge, alors que de nombreuses occultations antérieures ont été enregistrées dans les longueurs d’onde visibles. Si les particules annulaires bloquent la lumière différemment à différentes longueurs d’onde, une partie du changement apparent pourrait refléter la façon dont les anneaux ont été observés plutôt que ce qui leur est arrivé. Les auteurs soutiennent qu’il est peu probable que les effets de longueur d’onde expliquent à eux seuls l’augmentation de l’anneau intérieur, mais ils laissent cette possibilité ouverte pour l’anneau extérieur poussiéreux.
C’est pourquoi il est préférable de décrire ce cas comme une anomalie bien étayée et non comme un cas résolu. L’étude est évaluée par des pairs et les données Webb sont parmi les plus détaillées jamais obtenues pour les anneaux de Chariklo. Même ainsi, la comparaison repose sur une occultation de Webb comparée à des observations antérieures réalisées avec différents instruments.
Santos-Sanz a parlé des systèmes d’anneaux à petit corps.
Des enjeux plus larges pour les anneaux autour des petits mondes
Les scientifiques considéraient généralement les anneaux autour des petits corps comme des structures relativement stables. Chariklo suggère désormais qu’ils peuvent changer à court terme grâce à des processus que personne n’a encore pleinement identifiés. Si cela persiste, cela changerait la façon dont les chercheurs pensent que les anneaux se forment et persistent autour de petits objets glacés dans le système solaire externe.
Des chercheurs d’Espagne, du Brésil, de France, de Hongrie et des États-Unis ont collaboré à ces travaux. Webb est un observatoire international dirigé par la NASA, donc le résultat montre également une nouvelle utilisation d’un investissement scientifique majeur mené par les États-Unis : des mesures précises d’occultation d’objets faibles et éloignés.
Le prochain test nécessitera davantage d’occultations, idéalement enregistrées à plusieurs longueurs d’onde à la fois, afin que les scientifiques puissent distinguer les changements réels des effets de longueur d’onde. Les lecteurs doivent également se méfier des gros titres suggérant que les anneaux sont en train de disparaître. Les données montrent un changement dans la quantité de lumière bloquée par chaque anneau, sans que l’un ou l’autre ait disparu.
Ce que les lecteurs veulent savoir
Qu’est-ce que Chariklo ?
Chariklo est un petit corps glacé d’environ 250 kilomètres (155 miles) de diamètre qui orbite autour du Soleil entre Saturne et Uranus. Il appartient à un groupe connu sous le nom de Centaures et a été le premier petit corps à avoir des anneaux.
Qu’est-ce qui a changé dans les bagues de Chariklo ?
Par rapport aux observations précédentes, les données de Webb montrent que l’anneau intérieur bloque davantage la lumière des étoiles et que l’anneau extérieur en bloque moins. L’Observatoire de Paris indique que l’opacité de l’anneau intérieur a augmenté d’environ 50 % et que celle de l’anneau extérieur a diminué d’environ 60 % par rapport à 2017.
Les bagues de Chariklo vont-elles disparaître ?
Non. Les données montrent des changements dans la quantité de lumière que chaque anneau bloque. Ils ne montrent pas que l’un ou l’autre des anneaux ait disparu.
Comment les scientifiques ont-ils observé des anneaux qu’ils ne peuvent pas photographier ?
Ils ont utilisé une occultation stellaire, mesurant de minuscules creux dans la lumière d’une étoile lorsque les anneaux de Chariklo passaient devant elle lors de l’observation de Webb.
Pourquoi les scientifiques ne savent-ils pas exactement ce qui a causé ce changement ?
Ce décalage pourrait refléter un gain ou une perte réel de matériau annulaire, ou pourrait refléter en partie les différentes longueurs d’onde utilisées par Webb et par des observations antérieures au sol.
Que se passe-t-il ensuite ?
Les chercheurs affirment que davantage d’occultations stellaires, idéalement observées à plusieurs longueurs d’onde en même temps, sont nécessaires pour confirmer si les anneaux évoluent réellement.
