Découverte d'un anneau en spirale autour de Saturne

Une équipe d'astrophysiciens du CEA, de l'Université Paris 7 Denis Diderot et du CNRS a découvert que l'un des anneaux de Saturne a une forme de spirale. Cet arrangement singulier est peut-être le résultat d'une collision avec une petite lune récemment formée.

Une aubaine pour les astrophysiciens qui soupçonnent que cet anneau soit le seul endroit de notre système solaire où se forment encore des corps célestes. L'observation de cette « nursery » éclairera sans doute sur les processus de formation des planètes et satellites du système solaire.

Les anneaux de Saturne, découverts en 1610 par Galilée, sont composés de poussières et de glace en rotation autour de la planète. Bien qu'ils semblent continus vus depuis la Terre, ces anneaux sont composés de petites particules innombrables, possédant chacune une orbite indépendante. Leur dimension va du centimètre à plusieurs mètres avec quelques objets de la taille du kilomètre. Ils ont été nommés, dans l'ordre de leurs découvertes : de A à G. L'anneau F est le plus externe des anneaux principaux de Saturne. Il est situé à 140 000 km de la planète et est composé d'un anneau central brillant, appelé le « cœur » et de petits anneaux concentriques, appelés « filaments ». A l'aide d'images de Cassini, les astrophysiciens ont découvert que les filaments sont en réalité une unique structure, en forme de spirale, s'enroulant au moins 3 fois sur elle-même. Si plusieurs autres planètes du système solaire possèdent des anneaux (Uranus, Neptune et Jupiter), cet anneau en spirale de Saturne est une nouvelle catégorie d'anneaux, sans équivalent connu.




Comment la spirale s'est-elle formée ? Par quel mécanisme ? Les astrophysiciens pensent qu'une collision entre le cœur de l'anneau F et une petite lune qui serait en formation dans l'anneau pourrait en être la cause. Cette petite lune, en traversant le cœur de l'anneau disperse dans l'espace les particules qui le composent. Elles s'étaleraient ensuite en cercle autour de Saturne et, conséquence de la dynamique orbitale, s'enrouleraient naturellement en spirale. Ce scénario a été confirmé à l'aide de simulations sur ordinateur. Plusieurs lunes, observées par Cassini au voisinage de l'anneau F pourraient être à l'origine de cette collision sans que l'on ai encore déterminé précisément laquelle. En raison de la proximité avec la planète et de l'influence des forces de gravité, la taille des lunes en formation ne dépasse pas 1 ou 2 km de diamètre. Elles sont ensuite détruites sous l'influence de cette même gravité. L'anneau est ainsi un lieu de perpétuelle formation et de destruction de petites lunes. Ces observations confirment les calculs de modèles théoriques qui prédisent depuis longtemps la formation de petites lunes dans cet anneau si particulier.

Les astrophysiciens pensent que ces petites lunes sont jeunes, quelques années au plus, et se sont formées par accrétion de la matière de l'anneau. A titre de comparaison, les 9 planètes du système solaire et leurs 160 satellites se sont formées il y a 4,5 milliards d'année. Ainsi l'anneau F de Saturne constitue probablement une véritable « nursery » contemporaine de corps céleste qui peut permettre aux astrophysiciens de mieux comprendre les mécanismes de formation des corps célestes de notre système solaire. En 2009 le satellite Prométhée rentrera en collision avec l'anneau F. Il est très probable alors que de nouvelles spirales soient formées, que les astrophysiciens verront évoluer en direct grâce à la sonde Cassini.