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Les surprenants panaches de Cérès

Depuis un an déjà, les yeux de la sonde Dawn nous font découvrir Cérès... qui surprend. Les taches blanches, déjà mystérieuses, deviennent encore plus énigmatiques : depuis la Terre, des astronomes ont repéré au-dessus d'elles des panaches qui se forment au Soleil puis disparaissent rapidement.

Vue d’artiste de Cérès qui s’inspire d’une cartographie détaillée de la surface réalisée par la sonde Dawn, en orbite autour depuis mars 2015. On distingue notamment les taches blanches les plus célèbres, celles qui figurent à l’intérieur du cratère Occator. © Eso, L. Calçada, Nasa, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA, Steve Albers, N. Risinger Vue d’artiste de Cérès qui s’inspire d’une cartographie détaillée de la surface réalisée par la sonde Dawn, en orbite autour depuis mars 2015. On distingue notamment les taches blanches les plus célèbres, celles qui figurent à l’intérieur du cratère Occator. © Eso, L. Calçada, Nasa, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA, Steve Albers, N. Risinger

Les surprenants panaches de Cérès - 2 Photos
Ceres ESO

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À sa découverte en 1801, Cérès fut considérée dans un premier temps comme une planète. Puis avec la détection d’une multitude d’astéroïdes dans la même région du Système solaire, entre Mars et Jupiter, l’astre qui porte le nom de la divinité romaine de l’agriculture fut regardé comme le plus grand et massif de tous (940 km de diamètre). En 2006, changement de statut : désormais, on parle d’une planète naine, au même titre que Pluton, Éris Sedna et d'autres.

Il se passe beaucoup de choses sur Cérès et tout n’est pas encore bien compris. Il y a une douzaine d’années, les astronomes remarquèrent la présence de taches claires se déplaçant avec la rotation de l’astre. Presque dix ans plus tard, des panaches de vapeur d’eau furent mis en évidence par le télescope spatial Herschel. Enfin, depuis l’insertion en orbite de la sonde Dawn en 2015, chercheurs et grand public qui ont pu admirer le vrai visage du sphéroïde, et découvert qu’en réalité, il y a des taches un peu partout.

Le groupe le plus célèbre, car de loin le plus remarquable est celui qui s’étale à l’intérieur du cratère baptisé Occator. Il s’agit sans doute du même attroupement que l’on devine sur les images floues d’Hubble en 2004. En attendant de connaître précisément leurs compositions, la Nasa s’est amusée voici un an à demander l’avis aux internautes en votant pour la proposition qui leur semble la plus probable. C’est toujours « autre » (other) qui l’emporte avec 38 % des suffrages. La glace d’eau vient en second avec 28 %. L’équipe scientifique de la mission, quant à elle, hésite entre cette possibilité et celle de dépôts de sulfate de magnésium hydratés, avec une préférence pour cette dernière à cause de la réflectivité des matériaux. Leur origine demeure pour l’instant un mystère.

Une des vues les plus détaillées du cratère Occator (90 km de diamètre), prises par la sonde Dawn, où figure l’ensemble de taches brillantes le plus remarquable de Cérès. Des panaches ont été observés lorsque la région est exposée au Soleil. © Nasa, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA
Une des vues les plus détaillées du cratère Occator (90 km de diamètre), prises par la sonde Dawn, où figure l’ensemble de taches brillantes le plus remarquable de Cérès. Des panaches ont été observés lorsque la région est exposée au Soleil. © Nasa, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA

Cérès, un astre très actif dans la ceinture d’astéroïdes

Au cours de l’été 2015, Paolo Molaro, chercheur à l’Istituto Nazionale di Astrofisica, Inaf, de l’observatoire astronomique de Trieste, et son équipe, consacrèrent deux nuits d’observations avec le télescope de 3,6 mètres de l’observatoire de La Silla, au Chili, au foyer duquel est installé le fameux spectrographe Harps, pour se lancer dans une enquête sur ces traces : « Lorsque la sonde spatiale Dawn a révélé l’existence de mystérieux points brillants à la surface de Cérès, j’ai immédiatement songé à la possibilité de les étudier depuis la Terre ». L’auteur principal de cette étude, publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, explique qu’ « au fil de la rotation de Cérès, les taches s’approchent de la Terre puis s’éloignent de nouveau, ce qui se traduit par des modifications dans le spectre de lumière solaire réfléchie arrivant sur Terre ».

Puisque les calculs avaient indiqué au préalable que les déplacements des taches pourraient être mesurables sur le spectre du plus gros objet de la ceinture d’astéroïdes, par effet Doppler, l’équipe entreprit donc de les scruter au cours des rotations de près de 9 heures de Cérès. Et là, surprise ! Au niveau du cratère Occator, où se trouvent les taches les plus visibles de toutes, des panaches ont été vus en train de se développer sur la face éclairée par le Soleil (Cérès est 2,7 fois plus éloigné de notre étoile que la Terre). La lumière qu’ils réfléchissent décroît ensuite assez vite, ce qui suggère une évaporation rapide de ces matériaux volatiles. Des changements ont été observés aussi d’une nuit à l’autre, de part et d’autre du globe.


Ce diagramme montre les effets de la rotation de Cérès sur le spectre de lumière solaire réfléchie par les taches de surface : les raies se trouvent alternativement décalées vers le rouge et vers le bleu. Cet effet très subtil a été mesuré depuis le sol par le spectrographe Harps qui équipe le télescope de 3,6 mètres à La Silla, au Chili. L’effet a été grandement exagéré afin de le rendre visible et exclut la lumière plus intense provenant du reste du disque de Cérès. © Eso, L. Calçada, Nasa, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA, Steve Albers

Le comportement de Cérès est encore mal compris. Il est le seul corps de cette région à manifester autant d’activité et, contrairement à ses homologues de petite taille en orbite autour de planètes géantes, on ne peut pas l’expliquer par des forces de marées. Dans le cas de la planète naine, les chercheurs ignorent pour l’instant ce qui l’anime, ce qui fait battre son cœur.

Dawn poursuit son enquête sur place, dorénavant (depuis décembre 2015) à seulement 385 kilomètres de la surface de l’astre. Sur Terre, l’équipe de la mission nous donne rendez-vous la semaine prochaine, le 22 mars, pour une conférence de presse donnée dans le cadre de la 47e Lunar and Planetary Science Conference de l’AAS.

À découvrir en vidéo autour de ce sujet :


Cela fait quelques mois que la sonde Dawn a pu observer précisément Cérès. Les premières images ont soulevé de nombreuses questions, notamment à propos de la présence mystérieuse de taches brillantes. Après une analyse approfondie, la Nasa a pu déterminer leur composition.


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