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Le basculement d'Uranus enfin expliqué ?

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Curiosité du Système solaire, la planète Uranus est couchée sur son orbite, contrairement aux autres planètes dont l'axe de rotation est perpendiculaire à leur orbite autour du Soleil. Une énigme qui pourrait s'expliquer par l'existence d'un satellite aujourd'hui disparu.

Les anneaux et quelques-uns des satellites sont visibles sur cette image d'Uranus prise en 1996 par le télescope Hubble. Crédit : E. Karkoschka / Nasa

Tout juste visible à l'œil nu, Uranus, septième planète du Système solaire, est une géante gazeuse au même titre que Jupiter, Saturne et Neptune. Découverte par l'astronome William Herschel en mars 1781, Uranus possède des anneaux et de nombreux satellites naturels, parmi lesquels Titania, Obéron, Umbriel et Ariel sont les quatre plus imposants.

Les similitudes avec les autres géantes gazeuses s'arrêtent là, puisque, contre toute attente, cette planète est la seule dont l'axe de rotation se situe pratiquement dans le plan de révolution autour du Soleil. On a parfois tenté d'expliquer cette anomalie par un phénomène cataclysmique, en l'occurrence une collision avec une protoplanète aux débuts de la formation du Système solaire. Ce gigantesque impact aurait fait basculer Uranus. Mais cette théorie ne s'accorde pas avec la présence actuelle de nombreux satellites orbitant dans le plan équatorial de la planète : si la planète avait basculé de cette manière, les satellites n'auraient pas suivi.

Titania, le plus grand satellite d'Uranus, photographié ici par la sonde Voyager. Crédits : Nasa / JPL

Un satellite disparu entre en jeu

Il faut donc envisager un basculement progressif de l'ensemble du système d'Uranus, une hypothèse que viennent de proposer deux astronomes de l'Observatoire de Paris, G. Boué et J. Laskar. En effectuant des milliers de simulations numériques de la migration des planètes géantes lors de leur formation et en ajoutant un nouveau satellite au voisinage d'Uranus, ils ont démontré que ce corps aurait pu accélérer le mouvement de précession qu'effectue l'axe de rotation de la planète au point de lui conférer une vitesse comparable à la précession de son orbite.

Uranus serait alors entrée en résonance spin-orbite, permettant à l'axe de rotation de basculer lentement. Ce satellite environ cent fois moins massif que la planète aurait ensuite été éjecté lors de l'approche d'une autre planète géante, à l'époque où les nouvelles planètes ont migré pour rejoindre leur place actuelle.

Cette hypothèse, qui apporte une réponse élégante à la particularité de l'inclinaison de l'axe de rotation d'Uranus, a aussi le mérite de conforter de récentes théories concernant la formation des satellites des planètes externes. Selon ces théories, il manque actuellement un satellite à Uranus, si on la compare aux cas de Jupiter et de Saturne.