Le Livre d'Argent

Nous voici au #Vulgadredi qui m'est resté le plus longtemps dans la tête puisque, dès que j'ai tilté que le 15 mai de cette année tomberait un #VendrediVulga et que j'étais bien partis pour continuer ces threads au moins jusque là, j'ai commencé à réfléchir à ce sujet-ci.

Cette semaine, nous allons rendre hommage à quelqu'un, et pour cela, parler des anneaux autour des planètes. C'est sur un sujet sur lequel il y a pas mal à dire, donc ça devrait bien nous occuper pour vingt-sept pouets.

2/27 Notre histoire commence le 25 septembre 1610, à Florence, lorsque le célèbre savant italien Galilée, après avoir observé notre Lune et Jupiter, décide de tourner sa lunette astronomique vers Saturne. La lunette astronomique est encore une invention récente, et il est semble-t-il le premier à s'en servir pour observer les planètes.

S'il a déjà eu la surprise de trouver quatre lunes autour de Jupiter, il sera encore plus surpris cette fois-ci en constatant que la planète n'a pas l'air aussi ronde que ce qu'il attendait : il notera qu'elle semble avoir des oreilles !

Ah oui, au fait, pour l'histoire de Jupiter et ce qui va avec, voyez la vidéo que j'avais faite avec le camarade @Tranxen, qui est là : https://skeptikon.fr/w/32M1RyfjQ9eYTxa5Z6Chv4

3/27 S'il est le premier à avoir pu voir les anneaux, Galilée ne comprendra donc jamais leur véritable nature. Pas plus que les autres astronomes qui l'auront imité à l'époque. Il faudra attendre Christian Huygens, qu'on a déjà évoqué dans d'autres threads, pour que l'on comprenne ce dont il s'agisse au juste.

Huygens publie en 1659 un ouvrage intitulé « Le Système de Saturne », dans lequel il donne la première description correcte de cette structure, en même temps qu'il présente Titan, la plus grosse des lunes de la planète géante, qu'il a découvert lui-même, et dont on avait parlé en détails dans un thread récent.

4/27 Le système solaire, à partir de Huygens, compte donc six planètes et six lunes. Jusqu'à une certaine découverte qu'on a également déjà évoquée ici : le 13 mai 1781, William et Caroline Herschel découvriront par hasard une septième planète, que l'on baptisera Uranus⁽*⁾.

William continuera de l'observer par la suite avec des télescopes plus puissants, et finira par noter le 22 février 1789 qu'il pense avoir observé un anneau autour d'elle. Il précise d'ailleurs que cet anneau semble tirer un peu sur le rouge. Problème : personne d'autre ne semble pouvoir confirmer cette observation.

(∗) On avait déjà parlé de ça dans le thread sur la loi de Bode, si vous voulez un peu plus de contexte : https://fadrienn.irlnc.org/notice/AyMztvDdmCsEVRGpYe

5/27 William Herschel était réputé pour avoir une vue exceptionnelle, mais tout de même : en deux siècles d'observation, avec des télescopes de plus en plus perfectionnés, personne ne parviendra à voir la moindre traces de ces anneaux, et l'on considéra donc qu'il a dû se tromper.

Du moins, jusqu'au 10 mars 1977, où James Elliot, Edward Dunham et Jessica Mink observent le passage d'Uranus devant une étoile lointaine, et constatent que l'étoile semble disparaître légèrement un peu avant et un peu après être masquée par la planète, signe que quelque chose en atténue la lumière. Quelque chose comme des anneaux.

6/27 Or, nous sommes maintenant en 1977, donc avec bien plus de moyens qu'en 1789. Des êtres humains sont allés marcher six fois sur la Lune, et on a même réussi à envoyer trois robots se poser sur Mars : on commence donc à pouvoir envisager d'aller faire un petit tour sur place pour vérifier.

C'est même d'autant plus envisageable que la mission est déjà en train de commencer : comme on l'a dit dans le thread d'il y a deux semaines, 1977 est l'année de lancement des deux sondes Voyager, qui partiront notamment visiter les planètes géantes.

D'ailleurs, si vous voulez retourner lire le thread d'il y a deux semaines, où on voit notamment leurs trajectoires : https://fadrienn.irlnc.org/notice/B5rJPaHc0C2xmKgUmu

7/27 Voyager 1 va ainsi passer au plus près de Jupiter le 5 mars 1979. Elle doit en profiter pour observer de plus près les quatre lunes découvertes par Galilée, et c'est à cette occasion qu'on découvrira les volcans sur Io, dont on a déjà parlé. Mais elle prendra aussi des photos de la planète elle-même, dont une en particulier qui attire l'attention.

Sur cette image, il semble en effet qu'on voit la trace… d'anneaux ? Ce n'est pas complètement une surprise, car la sonde Pioneer 11 avait déjà détecté quelques indices cinq ans plus tôt. Mais on considérera quand même que c'est de cette image que date leur découverte.

8/27 À la distance qui nous sépare de Jupiter, on met plus d'une demi-heure pour communiquer avec la sonde : c'est trop pour lui donner des instructions précises à ce sujet, d'autant qu'il faut gérer la suite de la mission. En revanche, on peut encore donner quelques ordres en à Voyager 2, qui n'arrivera sur place que le 9 juillet.

Avec un peu plus de préparation, on parvient donc à obtenir une image un peu plus intéressante, qui lève tous les doutes qu'il aurait pu rester : Jupiter a donc également des anneaux, même s'ils sont beaucoup plus fins et sombres que ceux déjà bien connus de Saturne.

9/27 Vous savez je suppose déjà qu'on avait en 1846 découvert une quatrième planète géante, Neptune⁽*⁾. Or nous avons maintenant de bons indices laissant penser que les trois premières ont des anneaux. Est-ce que ça pourrait aussi être le cas de cette dernière ?

Évidemment, on l'étudie avec attention. Et on aura l'occasion, en 1984, soit après le passage des sondes Voyager à proximité de Saturne en 1981, mais avant d'avoir atteint Uranus (c'est loin !) d'observer Neptune passer juste devant une étoile, comme l'avait fait Uranus en 1977.

(∗) Vous le savez parce que vous l'avez lu dans le thread sur la loi de Bode sus-mentionné, non ? Mais si vous préférez le format vidéo, j'en parlais aussi ici : https://skeptikon.fr/w/47e8f219-4bf5-4b06-ad76-4f6fcc499d03

10/27 Sauf que là, on a une nouvelle surprise. D'un côté de la planète, on observe effectivement les baisses ponctuelles de luminosité de l'étoile, comme pour Uranus. Mais… pas de l'autre. Ce qui est juste impossible : les lois de la physique nous disent qu'un demi-anneau, ça ne reste pas comme ça, il va rapidement s'étaler en un anneau complet.

On attend donc de nouveau beaucoup du passage de Voyager 2 à proximité… mais il va falloir attendre encore quelques années, puisqu'elle doit encore aller jusqu'à Uranus, qu'elle atteint en janvier 1986. Néanmoins, arrivée là, elle confirmera bien la découverte de 1977 : Uranus également a des anneaux.

11/27 Des études supplémentaires indiqueront d'ailleurs que l'anneau extérieur, le plus épais, a une couleur qui tire un peu sur le rouge, comme William Herschel l'avait décrit. Est-ce que cela signifie qu'il avait une vue à ce point exceptionnelle, ou est-ce qu'il s'est trompé en croyant voir quelque chose qui par chance s'est avéré correspondre ?

Difficile à dire, évidemment. D'autant qu'il arrive parfois qu'on semble avoir raison alors qu'on est en vrai plutôt pas mal à côté de la plaque, comme on l'a vu dans le thread de la semaine dernière. Je vous laisse donc vous faire votre propre avis sur la question.

Et si vous avez manqué le thread de la semaine dernière, il est là : https://fadrienn.irlnc.org/notice/B65nkH9C3qLzLhy5nU

12/27 Voyager 2 survolera finalement Neptune le 25 août 1989, découvrant au passage quelques nouveaux satellites naturels à la planète. Et certaines des photos qu'elle prendra nous permettront de comprendre un peu mieux les observations réalisées cinq ans plus tôt.

Il semble que Neptune possède bien des anneaux complets, comme on s'y attendait sur le papier, mais que dans ces anneaux se trouvent des zones plus denses, des arcs de matière qui ne font pas le tour de la planète et expliquent les asymétries dans l'observation.

13/27 Ça reste évidemment quelque chose de très bizarre, et franchement pas habituel, alors je vais pour l'explication laisser la parole à André Brahic, astrophysicien français que vous avez déjà entendu dans le thread où l'on parlait de Titan (les deux extraits proviennent de la même conf', donnée à Rouen en 2011).

On profitera d'ailleurs de cette vidéo pour apprendre le nom plutôt cool de ces arcs de matière (les anneaux complets étant pour leur part nommés Galle, Adams et Le Verrier, en l'honneur des découvreurs de la planète dont vous avez eu l'histoire dans les liens précédents).

14/27 André Brahic, né le 30 novembre 1942, est mort le 15 mai 2016⁽*⁾, il y a dix ans aujourd'hui, et comme la conférence dont vient l'extrait ci-dessus est, avec celle donnée par Guillaume Lecointre au même endroit la même année, pour beaucoup dans mon choix de carrière actuel, je tenais à lui rendre hommage, c'est pour ça que j'ai choisi ce sujet pour le thread aujourd'hui.

C'est thématique parce qu'après avoir étudié les anneaux de Neptune, il a passé pas mal de temps à travailler sur les résultats de la sonde Cassini, partie tourner autour de Saturne (et qui a lâché sur Titan l'atterrisseur nommé Huygens en hommage à celui dont nous avons parlé plus haut), nous donnant pas mal d'infos sur, notamment, ses anneaux.

(∗) Il est loin d'être le seul à être mort en 2016, évidemment, on a perdu tellement de monde célèbre cette année-là que ça nous a même valu une goguette : https://indymotion.fr/w/wNEhnw2gpTXMVRqXgvGd6f

15/27 D'ailleurs, qu'est-ce qui fait que les anneaux de Saturne ont été si facilement repérés, alors que ça a été bien plus compliqué pour les autres ? Ça vient du fait que ce sont les plus développés (on y reviendra), mais ça vient aussi de la matière qui les compose.

Les anneaux des autres planètes en effet sont constitués de poussières stellaires, principalement de la poussière de roche qui ne réfléchit pas très bien la lumière, d'où leur aspect plutôt sombre. Ceux de Saturne, eux, sont surtout constitués de poussières de glace, un matériau très brillant qui nous renvoie d'autant mieux la lumière du Soleil.

16/27 Donc, même si la matière varie, nos quatre planètes géantes ont des anneaux. On a donc de quoi supposer que c'est quelque chose de plutôt courant dans l'univers, non ? Pourrait-on trouver des anneaux autour d'exoplanètes, sachant en plus que nos méthodes de détection nous permettent plus facilement d'en trouver de géantes ?

Ce serait théoriquement possible, d'autant que vous aurez sans doute remarqué, si vous avez lu le thread approprié, que la méthode avec laquelle on a détecté ceux d'Uranus et de Neptune est très proche d'une de celles qu'on utilise pour détecter des exoplanètes.

Et si vous n'aviez pas lu ce thread, où on parlait aussi de Titan et où vous avez l'autre extrait de la conf' d'André Brahic, c'est là : https://fadrienn.irlnc.org/notice/B59spsqoXPe8KqBn7Y

17/27 Il y a juste un hic : ces anneaux sont généralement très fins, ils filtrent très peu de lumière. Pour Neptune, déjà, on n'arrive à détecter de cette manière que les arcs de matière, et pas le reste. Alors pour arriver à détecter des anneaux autour d'une exoplanète, il faudrait qu'ils soient particulièrement imposants…

Il n'empêche que, parfois, on a des profils de détection assez bizarres. Pour J1407b, par exemple (de son nom complet 1SWASP J140747.93-394542.6 b, comme d'hab les objets célestes ont des noms à coucher dehors, c'est raccord). Voici la courbe de variations lumineuses à partir de laquelle on a identifié cette exoplanète :

18/27 Vous aurez remarqué sur la courbe le nom de l'étoile, faisant référence à la constellation du Centaure. J'en ai parlé il y a deux semaines, il y a quelques chouettes objets célestes à voir par là, je vous laisse retourner lire le thread pour les détails. Et oui, cette fois c'est bien cet objet que je voulais localiser quand j'ai eu le bug dont j'avais parlé l'autre fois.

Parce que d'après cette courbe de luminosité, J1407b doit avoir un système d'anneaux qui ferait passer ceux de Saturne pour quelque chose d'assez minuscule. Bien sûr, on ne peut pas aller voir ça de près, elle est à 450 années lumière de nous… Mais si une vue d'artiste peut vous aider à imaginer :

19/27 Mais au fait, est-ce que les anneaux sont réservés aux planètes géantes ? En fait, pas du tout. Nous n'avons pas encore d'images vues de près de ces objets, mais nous avons pu détecter, par cette même méthode d'occultation, la présence probable d'anneaux autour d'une planète naine, Hauméa (dont je parle dans la vidéo sur Pluton) et de trois astéroïdes, Quaoar, Chariclo et Chiron.

Notons que les deux derniers font partie d'une catégorie d'astéroïdes baptisés « centaures » (Le Chiron mythologique en était un, @hist_myth vous en parle dans un de ses threads, voyez sa réponse plus bas), mais c'est a priori cette fois sans rapport avec la constellation. Je ne saurais cependant pas vous en dire plus sur la raison du choix de ce nom.

20/27 Alors, d'où viennent tous ces anneaux ? Il y a probablement plusieurs explications, mais on peut au minimum parler des travaux de l'astronome français Édouard Roche : il montre en 1850 qu'un satellite s'approchant trop près de sa planète finit par être déformé par les “forces” de marée au point de se disloquer, et les débris s'étalent alors rapidement en un anneau complet.

On sait d'ailleurs que c'est le destin qui attend Phobos, l'un des deux satellites de Mars, qui se rapproche petit à petit de sa planète : d'ici vingt à quarante millions d'années, il aura dépassé la limite de Roche et notre voisine aura alors un satellite de moins, mais un bel anneau pour compenser.

21/27 Bon, ce n'est pas la seule raison possible, comme on a dit. Par exemple, les anneaux de Saturne sont développés bien au delà de la limite de Roche de cette planète : ils doivent donc être alimentés par autre chose que la dislocation de ses satellites naturels.

On pense qu'une partie au moins des anneaux extérieurs a été constituée par la matière éjectée par les geysers d'Encelade. La plupart de la glace issue de ces geysers retombe sur la petite lune gelée, mais une partie est happée par la gravité de Saturne et contribue donc à former les anneaux.

Et pour plus de détails sur les geysers d'Encelade, voyez le thread sur les volcans extraterrestres : https://fadrienn.irlnc.org/notice/B4vHf54iKchAXsEmUi

22/27 Mais donc, si même Mars va finir par avoir des anneaux, est-ce qu'on ne devrait pas être jaloux ? Ben, non. Déjà parce qu'on peut se dire qu'avec les satellites géostationnaires, on s'est fabriqués une sorte d'anneau artificiel, même s'il est encore plus invisible que ceux de Jupiter.

Bon, je ne rentre pas dans les détails ici, j'expliquerai peut-être ce que sont exactement ces satellites et pourquoi ils sont disposés comme ça à une autre occasion (n'hésitez pas à réclamer :-þ), mais je voulais au moins mentionner leur existence et caser une autre planche d'xkcd pour le plaisir.

23/27 Mais surtout, je voulais vous parler d'une étude parue en 2024, qu'on doit à Andrew Tomkins, Erin Martin et Peter Cawood. Cette étude s'est intéressée à une vingtaine de cratères d'impacts datés de la fin de l'Ordovicien, il y a environ 450 millions d'années, ainsi qu'à de multiples traces de pluies de poussières venues de l'espace qu'on trouve dans les roches de cette époque.

Aujourd'hui, ces traces sont réparties à des endroits très variés sur la planète. Mais, comme on l'a vu dans le thread de la semaine dernière, les continents ont bougé au fil du temps. Et si on replace les zones concernées à la position qui était les leurs pendant l'Ordovicien, on constate… qu'elles étaient toutes à peu près alignées au niveau de l'équateur de notre planète.

Si vous voulez aller lire l'étude, bien qu'elle soit en anglais, c'est par là : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24004230

24/27 Et l'explication la plus simple de cet alignement est que ces impacts ne viennent pas d'astéroïdes dont les directions de chutes sont toujours plus ou moins aléatoires, mais plutôt… d'anneaux que la Terre aurait possédé à cette époque, et qui seraient lentement tombés au sol.

Notre Terre a donc vraisemblablement eu des anneaux par le passé. Ça a duré une vingtaine de millions d'années, c'était il y a longtemps, et… c'est probablement préférable pour nous de ne pas avoir connu ça. Car si le spectacle devait être assez magnifique, des anneaux, ça cause aussi pas mal de soucis.

25/27 Je ne parle pas seulement des multiples trucs qui tombaient à l'époque autour de l'équateur et qui ne devaient pas être très agréables… mais aussi du fait que des anneaux, comme on peut le constater sur certaines photos de Saturne… ben ça cache pas mal le Soleil.

Or, la lumière solaire est ce qui nous chauffe. Si les anneaux nous en cachent une partie… le climat de la Terre se refroidit. Et, justement, la fin de l'Ordovicien correspond à une période de glaciation assez importante, dont on avait du mal à déterminer les causes avant cette étude.

26/27 Et cette glaciation de la fin de l'Ordovicien est la cause principale de la première des cinq plus grandes extinctions de masse qu'a connu notre planète⁽*⁾. Si le ciel devait avoir l'air chouette, avoir des anneaux n'est donc pas exactement ce qui soit arrivé de mieux à notre planète.

De nos jours, on a surtout le problème inverse, avec le réchauffement causé par nos activités ; mais il n'empêche que je préfère personnellement observer les anneaux d'autres planètes dans un télescope que de devoir subir les conséquences d'en avoir dans mon ciel. Je laisse encore une fois chacun se faire son propre avis.

(∗) On avait mentionné ça dans le thread dédié, qui est là si vous l'avez loupé : https://fadrienn.irlnc.org/notice/B2otKs7D9LlV6uRh0i

27/27 Bon, ça fait plusieurs semaines qu'on enchaîne des threads plutôt longs, et celui-ci vient d'égaler le record tenu jusque là par celui sur l'“équation” de Drake l'été dernier. Ça m'a pris évidemment pas mal de temps, alors on va tâcher de revenir au format habituel de seize pouets à partir de la semaine prochaine, que ce soit plus gérable.

Mais si vous êtes sur #Lannion, n'hésitez pas à passer au Planétarium de Bretagne demain pour la séance de 16h, on reverra ce dont on vient de parler ici avec davantage de détails et de chouettes images. Et si vous n'y êtes pas mais que vous venez cet été, on en parlera aussi pour la Nuit des Étoiles. D'ici-là, je compte comme d'hab sur vous retours et partages, et merci tout le monde !