Découverte d’un mystérieux anneau autour d’une planète naine

Grâce à des télescopes au sol et Cheops, le télescope spatial de l’Université de Berne et de l’ESA chargé d’observer les exoplanètes, une série d’observations a pu être menée entre 2018 et 2021 sur Quaoar. Il s’agit d’un objet céleste qui fait partie d’une collection de petits mondes lointains connus sous le nom d’objets transneptuniens (TNO). ON en connaît environ 3000,

Les TNO se trouvent dans les confins de notre système solaire, au-delà de l’orbite de la planète Neptune. Les plus grands d’entre eux sont Pluton et Éris. Avec un rayon estimé à 555 km, Quaoar se classe environ au septième rang par sa taille. Une petite lune appelée Weywot, d’environ 80 km de rayon, orbite autour de lui. Quaoar lui-même orbite autour du Soleil à près de 44 fois la distance Soleil-Terre.

Quaoar a pu être observé par occultation. Cela signifie que, lorsqu’il passe devant une succession d’étoiles lointaines, il bloque brièvement leur lumière. Cela fournit des informations sur la taille et la forme de l’objet occultant et peut révéler si l’objet intermédiaire a une atmosphère ou non. Dans ce cas, de plus petites taches avant et après l’occultation principale ont trahi la présence de matériel en orbite autour de Quaoar. L’objet a donc un anneau.

La planète géante Saturne est la plus connue pour ses anneaux. Elle possède une collection de poussière et de petites lunes qui entourent son équateur. Reste que la masse du système d’anneaux est assez faible. S’il était collecté, il ferait entre un tiers et la moitié de la masse de Mimas, la lune de Saturne, ou environ la moitié de la masse de la banquise antarctique de la Terre.

L’anneau de Quaoar est beaucoup plus petit que celui de Saturne mais non moins intrigant. Ce n’est pas le seul système d’anneaux connu qui existe autour d’une planète naine ou mineure. Deux autres (autour de Chariklo et Haumea) ont été détectés grâce à des observations au sol. Ce qui rend l’anneau de Quaoar unique, cependant, c’est là où il se trouve par rapport à Quaoar lui-même.

Tout objet céleste avec un champ gravitationnel appréciable aura une limite dans laquelle un autre objet céleste s’approchant sera mis en pièces. C’est ce qu’on appelle la limite de Roche. Des systèmes d’anneaux denses peuvent exister à l’intérieur de la limite de Roche, ce qui est le cas pour Saturne, Chariklo et Haumea. «Ce qui est si intrigant dans cette découverte autour de Quaoar, c’est que l’anneau de matière est beaucoup plus éloigné que la limite de Roche», explique Giovanni Bruno, de l’Observatoire d’astrophysique de l’INAF à Catane, en Italie, dans un communiqué de l’ESA.

Selon la théorie conventionnelle, les anneaux au-delà de la limite de Roche devraient fusionner en une petite lune en quelques décennies seulement. «À la suite de nos observations, la notion classique selon laquelle les anneaux denses ne survivent qu’à l’intérieur de la limite de Roche d’un corps planétaire doit être complètement révisée», explique Giovanni.

Les premiers résultats suggèrent que les températures glaciales à Quaoar pourraient jouer un rôle en empêchant les particules de glace de se coller, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.