En 1655, l'astronome Christiaan Huygens est devenu la première personne à observer le magnifique système d'anneaux qui entoure Saturne. Et bien qu'ils soient certainement les plus spectaculaires, les astronomes ont depuis découvert que toutes les géantes gazeuses et glaciaires du système solaire (c'est-à-dire Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) ont leur propre système d'anneaux.
Ces systèmes sont restés une source de fascination pour les astronomes, principalement parce que leurs origines sont encore quelque peu mystérieuses. Mais grâce à une étude récente menée par des chercheurs de l'Institut de technologie de Tokyo et de l'Université de Kobe, les origines de ces anneaux peuvent être résolues. Selon leur étude, les anneaux sont des morceaux de planètes naines qui se sont arrachées au passage, qui ont ensuite été déchiquetées!
Cette recherche pourrait aider à résoudre de nombreuses questions brûlantes sur les systèmes annulaires autour des planètes géantes de notre système, ainsi que des détails sur le passé des systèmes solaires. Pour les besoins de leur étude - intitulée «Formation d'anneaux autour des planètes géantes par perturbation des marées d'un grand objet de ceinture de Kuiper à passage unique» - l'équipe japonaise de chercheurs a pris en compte un certain nombre de facteurs.
Tout d'abord, ils ont considéré la diversité des divers systèmes annulaires de notre système solaire. Par exemple, les anneaux de Saturne sont massifs (environ 100 000 milliards de kg!) Et composés en très grande majorité (90 à 95%) de glace d'eau. En revanche, les anneaux beaucoup moins massifs d'Uranus et de Neptune sont composés de matériaux plus foncés, et on pense qu'ils contiennent des pourcentages plus élevés de matériaux rocheux.
Pour faire la lumière sur cela, l'équipe s'est tournée vers le modèle de Nice - une théorie de la formation du système solaire qui stipule que le géant du gaz a migré vers son emplacement actuel pendant le bombardement lourd tardif. Cette période s'est déroulée il y a entre 4 et 3,8 milliards d'années et a été caractérisée par un nombre disproportionnellement élevé d'astéroïdes provenant de planètes trans-neptuniennes frappant l'espace dans le système solaire intérieur.
Ils ont ensuite considéré d'autres modèles récents de formation du système solaire qui postulent que les planètes géantes ont connu des rencontres rapprochées avec des objets de la taille de Pluton pendant cette période. À partir de cela, ils ont développé la théorie selon laquelle les anneaux pourraient être le résultat de certains de ces objets piégés et déchirés par la gravité des gaz géants. Pour tester cette théorie, ils ont effectué un certain nombre de simulations informatiques pour voir ce qui se passerait dans ces cas.
Comme Ryuki Hyodo - chercheur au Département de planétologie de l'Université de Kobe et auteur principal du document - a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«Nous avons effectué deux simulations. Tout d'abord, en utilisant des simulations SPH (hydrodynamique des particules lissées), nous avons étudié la perturbation des marées d'objets de la taille de Pluton lors des rencontres rapprochées avec des planètes géantes et calculé la quantité de fragments capturés autour de planètes géantes. Nous avons trouvé suffisamment de masse / fragments pour expliquer la capture des anneaux actuels. Ensuite, nous avons effectué l'évolution à plus long terme de la masse / des fragments capturés en utilisant des simulations à N corps. Nous avons découvert que les fragments capturés peuvent entrer en collision avec la destruction et former de minces anneaux circulaires équatoriaux autour de planètes géantes. »
Les résultats de ces simulations étaient cohérents avec la masse des systèmes d'anneaux observée autour de Saturne et d'Uranus. Cela comprenait les satellites réguliers internes des deux planètes - qui auraient également été le produit des rencontres passées avec les KBO. Il explique également les différences dans la composition des anneaux, montrant comment les limites Roche de la planète peuvent influencer le type de matériau qui peut être efficacement capturé.
Cette étude est particulièrement importante car elle offre des preuves vérifiables de l'un des mystères persistants de notre système solaire. Et comme Hyodo le fait remarquer, cela pourrait être très utile lorsque vient le temps d'examiner les systèmes planétaires extra-solaires.
"Notre théorie suggérait que, dans le passé, nous avions deux époques possibles pour former des anneaux", a-t-il déclaré. «L'un est pendant la phase d'accrétion de la planète et l'autre pendant le bombardement lourd tardif. De plus, notre modèle est naturellement applicable à d'autres systèmes planétaires. Ainsi, notre théorie prédit que les exoplanètes ont également des anneaux massifs autour d'eux. "
En attendant, certains pourraient trouver gênant l'idée que les systèmes d'anneaux soient les cadavres des planètes naines. Mais je pense que nous pouvons tous convenir, un Vert Soylent l'allusion pourrait être un peu exagérée!
