AGI – Repérée pour la première fois en 2002, la planète naine 50000 Quaoar est à nouveau le protagoniste d’une découverte faite grâce à divers télescopes, dont celui de l’ESA caractérisant la mission ExOPlanet Satellite (Cheops), dans laquelle l’Institut national d’astrophysique (INAF) et l’Agence spatiale italienne (ASI). Les chercheurs ont détecté la présence d’un anneau dense de matière autour de l’objet trans-neptunien.
L’anneau de débris est particulièrement intéressant car il se situe à une distance de près de sept fois et demie le rayon de Quaoar, c’est-à-dire au-delà de la limite de Roche. Les données des observations viennent d’être publiées dans un article de Nature. Quaoar est un planétoïde relativement froid, situé au bord du système solaire dans la ceinture de Kuiper (au-delà de l’orbite de la planète Neptune) et sa taille est d’environ les deux tiers de la taille de Pluton.
L’objet fait partie d’une collection d’environ 3 000 petits mondes lointains connus sous le nom d’objets trans-neptuniens (TNO). Les plus grandes planètes naines de cette catégorie sont Pluton et Eris. Avec un rayon estimé de 555 km, Quaoar se classe autour du septième rang dans le classement et est en orbite autour d’une petite lune appelée (50000) Quaoar I Weywot, qui a un rayon d’environ 80 km. L’anneau a été découvert grâce à une série d’observations survenues entre 2018 et 2021. À l’aide d’une série de télescopes au sol et, à une occasion, également du télescope spatial Cheops, les astronomes ont observé un certain nombre d’occultations d’étoiles lointaines par Quaoar.
Pendant l’événement d’occultation, l’étoile d’arrière-plan est obscurcie pendant une courte période de temps et la manière dont la désintégration de la lumière se produit fournit des informations sur la taille et la forme de l’objet occultant et peut révéler si l’objet intermédiaire a ou moins une atmosphère. Les planètes naines, en raison de leur taille et de leur extrême distance, sont des objets particulièrement difficiles à étudier. L’orbite de Quaoar autour du Soleil est 44 fois la distance Soleil-Terre. Pour détecter une occultation, l’alignement entre l’objet occultant, l’étoile et le télescope d’observation doit être extrêmement précis. L’anneau de Quaoar est beaucoup plus petit que ceux autour de Saturne, et ce n’est pas le seul système d’anneaux connu autour d’une planète naine. Deux autres – autour de Chariklo et Haumea – ont été détectés grâce à des observations au sol. Ce qui rend la bague de Quaoar unique, cependant, c’est sa relation avec Quaoar lui-même. A savoir la fameuse limite Roche.
De quoi parle-t-on?
Tout objet céleste avec un champ gravitationnel aura une limite à laquelle un objet céleste qui s’approche sera déchiré. Des systèmes d’anneaux denses devraient exister dans la limite de Roche, comme c’est le cas sur Saturne, Chariklo et Haumea. “Donc ce qui est si intrigant dans cette découverte autour de Quaoar, c’est que l’anneau de matière est bien plus loin que la limite de Roche”, explique Giovanni Bruno, chercheur à l’INAF de Catane, et collaborateur de l’équipe Cheops Science.
Où est le vrai mystère ?
Les experts pensent que les anneaux au-delà de la limite de Roche se condensent pour former une petite lune en quelques décennies. « À la suite de nos observations, la notion classique selon laquelle les anneaux denses ne survivent que dans la limite de Roche d’un corps planétaire doit être complètement révisée », dit-il. Pour étudier les corps mineurs du Système solaire en analysant les occultations stellaires, le projet Lucky Star a été créé, coordonné par Bruno Sicardy, de l’Université de la Sorbonne & Observatoire de Paris – PSL (LESIA) et financé par le Conseil européen de la recherche (ERC).
Dans le cadre de Lucky Star, les observations de ces événements sont coordonnées avec des télescopes professionnels et amateurs du monde entier. Le satellite Cheops a participé à la campagne d’observation organisée à l’occasion d’une occultation prévue le 11 juin 2020. Les observations Cheops ont été proposées, en collaboration avec le projet Lucky Star, par Isabella Pagano, directrice de l’INAF à Catane, responsable nationale du Cheops mission et membre de son comité scientifique.
Le chercheur rappelle que “toute l’équipe Cheops était assez sceptique quant à la possibilité de capturer une occultation depuis l’espace, mais, après avoir évalué sa faisabilité, grâce aussi aux mesures de position précises fournies par le satellite Gaia, nous avons décidé de nous y risquer car le temps dépensé par le satellite pour observer cet événement, aurait été suffisamment court pour ne pas endommager les programmes primaires de la mission”. Le problème principal était que la trajectoire du satellite peut être légèrement modifiée en raison de la résistance dans les couches supérieures de l’atmosphère terrestre, due à l’activité solaire, qui peut frapper notre planète et dilater son atmosphère.
