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Chariklo, l'astéroïde qui a deux anneaux

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Lors de l'occultation d'une étoile par le plus gros astéroïde connu de la famille des Centaures, des astronomes qui cherchaient à le caractériser ont constaté avec surprise la présence de deux anneaux. Confirmée par l'observation conjointe de sept télescopes, leur existence est une première dans l'histoire de l'astronomie qui, jusqu'à présent, n'en connaissait que dans l'environnement des quatre plus grosses planètes du Système solaire.

Cette vue d'artiste illustre le paysage qui attend tout visiteur de Chariklo, corps rocheux de la famille des Centaures qui se promène entre Saturne et Uranus. Deux bandes étroites de débris, essentiellement de la glace d'eau, ceinturent l'astéroïde long de 250 km. C'est la première fois que de semblables caractéristiques sont observées autour d'un objet autre qu'une planète géante. © Eso, L. Calçada, N. Risinger

Dans le Système solaire, nous savons tous que de magnifiques anneaux entourent Saturne (un spectacle qu'on ne se lasse jamais d'observer). Moins célèbres et plus ténus, trois autres ceinturent les planètes géantes Jupiter, Uranus et Neptune. Cela ne fait d'ailleurs qu'une trentaine d'années que ceux des deux dernières ont été découverts (respectivement en 1977 et 1984). Mais comme la nature nous réserve encore bien des surprises, il faudra désormais compter sur des anneaux autour d'un astéroïde ! Qui aurait pu imaginer cela auparavant ?

Divulguée le 26 mars, l'annonce a fait son effet au sein de la communauté scientifique. Le codécouvreur Felipe Braga-Ribas (observatoire national, MCTI, à Rio de Janeiro) qui a signé l'article publié dans l'édition en ligne de la revue Nature, le concède : lui et toute son équipe de chercheurs n'étaient pas à la recherche d'un anneau. « Nous étions d'ailleurs loin de penser que de petits corps tels Chariklo en étaient dotés. Aussi, cette découverte —comme la surprenante quantité de détails observés — se révéla être une réelle surprise ! » Ils ne s'y attendaient vraiment pas...

Un satellite inattendu

Informés que le gros astéroïde (10199) Chariklo, distant alors d'environ deux milliards de kilomètres de la Terre, passerait devant la lointaine étoile désignée UCAC248-108672 au cours de la nuit du 3 juin 2013, les astronomes se mobilisèrent pour se rendre dans l'unique région terrestre où le phénomène serait observable, une bande étroite dans le nord du Chili. Pas moins de sept grands télescopes de la région, parmi lesquels le télescope danois (1,54 mètre de diamètre) et le télescope belge Trappist (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) installés à l'observatoire de La Silla (Eso), ont enregistré l'événement.

L'occultation d'une étoile par un astéroïde, une comète ou encore une planète naine est toujours une belle occasion pour les chercheurs de caractériser les formes, tailles et compositions de ces petits corps qui appartiennent à notre Système solaire. À ce sujet d'ailleurs, pas plus tard que le 20 mars dernier, une fraction d'États-Uniens ont pu suivre le transit de l'astéroïde (163) Érigone (73 km de diamètre) devant l'étoile la plus brillante du Lion, Régulus (α Leonis, Cor Leonis).

En vue d'artiste, l'anneau de poussière entourant l’astéroïde Chariklo. © Eso, L. Calçada, M. Kornmesser, N. Risinger

Centaure protéiforme

Découvert en 1977, Chariklo est connu pour être le plus gros astéroïde — environ 250 km dans sa plus grande longueur — de la famille protéiforme des Centaures. Rappelons qu'à l'instar des figures mythologiques mi-Hommes mi-cheval du même nom, les objets célestes qui ont la particularité de circuler sur des orbites irrégulières entre Saturne et Uranus (sans cesse perturbés gravitationnellement, ils sont vraisemblablement originaires de la ceinture de Kuiper, en marge de Neptune) partagent, quant à eux, leur identité entre comète et astéroïde.

Quelle ne fut pas la surprise de l'équipe de constater des irrégularités lors des instants qui précédèrent et suivirent l'occultation ! En effet, les variations de luminosité de cette étoile de magnitude 12 ont trahi l'existence de matériaux autour du corps principal. En recoupant toutes les données disponibles, les astronomes furent en mesure de distinguer deux anneaux de densité différente autour de Chariklo. Songeant au paysage insolite, Uffe Gråe Jørgensen de l'université de Copenhague raconte : « J'essaie de m'imaginer debout, à la surface de cet objet glacé — suffisamment petit pour qu'une voiture de course puisse atteindre la vitesse de libération et s'envoler dans l'espace —, observant un système d'anneaux large de 20 km et 1.000 fois plus proche que la Lune de la Terre »

Illustration de Chariklo et de ses deux anneaux inattendus découverts lors de la campagne d'observation menée avec sept télescopes sud-américains. Profitant de l'occultation d'une étoile lointaine par l'astéroïde, les astronomes ont décelé la présence de matière tout autour. Toutes les données ont permis de caractériser deux couronnes de débris. © Eso, L. Calçada, M. Kornmesser, N. Risinger

Deux fins anneaux escortés par de petits satellites

Baptisés de façon arbitraire des noms des fleuves brésiliens Oyapock et Chuí, les anneaux s'étendent respectivement à 391 km et 405 km du centre de l'astéroïde. Le plus proche est aussi le plus dense. Sa largeur est estimée à 7 km et il posséderait 12 fois plus de matériaux que son voisin, lequel occupe une largeur de 3 km. Environ 9 km séparent ces deux anneaux. Leur étude spectrale a montré qu'ils sont riches en eau. S'ils pouvaient être agrégés en un seul corps, le plus dense aurait de quoi constituer une sphère gelée de 2 km de diamètre, alors que le plus modeste ne représenterait qu'une boule d'un diamètre deux fois plus faible.

Enfin, pour expliquer leur présence inattendue, les chercheurs ont dégagé plusieurs scénarios possibles, reconnaissant cependant qu'il est encore trop tôt pour trancher. Il peut s'agir bien entendu de débris amassés après une ou plusieurs collisions entre deux astéroïdes ou comètes, des résidus d'une comète, d'une dispersion de matériaux, etc. Malgré tout, l'équipe se doute que deux petits satellites naturels, encore bien cachés, ont joué un rôle déterminant dans la formation des anneaux. Considérés comme de véritables chiens de berger, à l'instar de ce qui est observé au bord des anneaux de Saturne, ils seraient les garants de la bonne tenue des anneaux qui cernent Chariklo. Il n'est pas exclu qu'à terme, dans plus ou moins une dizaine de millions d'années, ils se constituent en petits satellites.

En attendant, reste aux astronomes à débusquer les deux petites lunes potentielles. « À l'image des anneaux, un ou plusieurs petits satellites attendent certainement d'être découverts autour de Chariklo », affirme Felipe Braga-Ribas. Autant d'éléments qui permettront à l'avenir d'affiner les modèles de la formation de corps dans l'environnement immédiat d'objets plus gros et massifs qu'eux, à l'instar de notre Lune.

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