Anneau planétaire

Les premiers anneaux découverts sont ceux de Saturne. En 1610, Galilée observe cet astre pour la première fois[1] et il y voit une planète avec deux satellites, qu'il appelle communément, « les oreilles de Saturne »[2]. En effet, la qualité de ses instruments ne lui permet pas de voir autre chose. En 1612, il visualise que les anneaux de Saturne sont deux demi ellipses[3].

C'est en 1654 que Christian Huygens arrive à la conclusion que ce qui entoure cet astre ne sont pas des satellites, mais bien un anneau mince et solide. Il publie cette découverte en 1659 dans son livre Systema Saturnum[4].

En 1787, Pierre-Simon de Laplace avance que Saturne n'est pas entouré d'un seul anneau, mais de plusieurs[3]. En février 1789, William Herschel, qui a découvert Uranus, inscrit dans ses notes qu'il soupçonne que cette planète possède des anneaux. Les notes deviennent publiques près de dix ans plus tard, en 1797, mais l'hypothèse passe inaperçue et sombre dans l'oubli[5].

En 1857, James Clerk Maxwell démontre que les anneaux de Saturne ne peuvent pas être solides, mais doivent être constitués de petites particules. En effet, il découvre qu'un anneau solide ne pourrait rester stable[1].

Ce n'est que le 10 mars 1977, soit près de deux siècles après la dernière mention des anneaux autour d'Uranus, que leur présence est confirmée par hasard par un groupe d'astronomes de l'université Cornell. Ils veulent observer le passage de l'étoile SAO 158687 autour de la planète, mais quelques minutes avant celui-ci, ils voient cinq petites diminutions de luminosité. La reproduction de ce phénomène prouve l'existence d'au moins cinq anneaux autour d'Uranus[6].

Le 4 mars 1979, les anneaux de Jupiter sont découverts par la sonde Voyager 1[7]. Ainsi, après cette découverte, certains scientifiques émettent l'hypothèse que l'une des caractéristiques des planètes gazeuses est d'avoir des anneaux. Ils entreprennent donc des recherches pour trouver ceux de Neptune[8].

Le 22 juillet 1984, deux équipes d'astronomes, l'une sous la supervision d'André Brahic et l'autre sous celle de William Hubbard, située à près de 100 kilomètres de la première, observent une diminution de 35 % de la luminosité de Neptune pendant une durée de 1,2 seconde. La perception de ce phénomène prit 0,1 seconde entre les deux endroits. Ils ont alors découvert la présence d'anneaux autour de Neptune, d'une largeur variant entre 10 et 100 kilomètres[8].

Schéma des anneaux de Jupiter et certaines de ses lunes.

Les anneaux de Jupiter sont divisés en 3 parties : le halo, l'anneau principal et l'anneau Gossamer, qui est lui-même composé de matériaux provenant des satellites d'Amalthée (pour les 23 000 premiers km) et de Thébé (pour les 29 800 km restants)[13]. La plupart des anneaux sont composés de poussières[1] qui se détachent et se perdent dans l'atmosphère de la planète, et ne sont visibles qu'à contre-jour puisque leur masse est trop petite (1 milliard de fois moins massif que ceux de Saturne) et qu'ils ont un faible albédo[14]. De plus, les particules des anneaux de Jupiter sont plus sombres que celles de Saturne[1], donc elles absorbent la lumière du Soleil au lieu de la réfléchir[13].

L'anneau principal de Jupiter, qui a une largeur de moins de 30 km, subit une érosion et la matière qui l'aide à subsister est probablement due à la lente désagrégation des petits satellites Métis et Adrastée[14].

Saturne possède 7 anneaux principaux (D, C, B, A, F, G et E)[15], un très large et diffus anneau externe (l'anneau de Phœbé) et de multiples annelets. Ils ont possiblement été formés il y a plus de 4,5 milliards d'années, lorsque le système solaire était encore en train de se développer[16]. Les anneaux principaux ont moins d'un kilomètre d'épaisseur[1] et forment des bandes larges à l'intérieur desquelles on peut observer des zones plus ou moins brillantes[14]. La bande principale des anneaux est distante du centre de la planète de 70 000 à 100 000 kilomètres[14].

Ils réfléchissent 60 % de la lumière du Soleil[14], ce qui laisse supposer que l'ensemble des particules est composé à plus de 90 % de glace d'eau[1], de méthane ou d'ammoniac[17]. La taille de ces particules va du centimètre au mètre, mais il y a aussi des particules de quelques micromètres qui sont présentes. Ces dernières sont la principale composante des anneaux diffus[1].

Il y a de petits satellites présents dans certains anneaux, tels que Pan, un satellite de 10 kilomètres découvert dans la division d'Encke au sein de l'anneau A. Un autre anneau de Saturne, le F, se trouve juste à l'extérieur de la limite de Roche et présente des accumulations de matière qui pourraient être l'état intermédiaire entre un anneau et un satellite[1].

La planète Uranus possède un système de 13 anneaux minces (Zêta, 6, 5, 4, Alpha, Bêta, Êta, Gamma, Delta, Lambda, Epsilon, Nu et Mu[18]) qui sont bien séparés les uns des autres. Neuf de ses anneaux sont très étroits et presque circulaires[14].

Les anneaux d'Uranus sont constitués de particules très sombres, possiblement de la glace de méthane noircie par rayonnement[19], et d'une toute petite proportion de poussières[1]. En effet, certains sont opaques tandis que d'autres sont translucides[18], c'est pour cela qu'ils sont peu visibles par les images ordinaires des sondes. De plus, il est difficile de les voir puisqu'ils réfléchissent à peine 5 % de la lumière du Soleil et qu'ils ont une très petite masse. Effectivement, ils sont 100 000 fois moins massifs que les anneaux de Saturne[14].

Neptune possède un système de 5 anneaux semblables[1] (Galle, Le Verrier, Lassell, Arago et Adams[20]), mais incomplets. En effet, ses anneaux ne font pas le tour de la planète et sont appelés « anneaux incomplets d'arcs ». Ceux-ci sont composés de poussières issues de collision entre des corps[1] et de la glace de méthane noircie par rayonnement[19].

Comme les anneaux d'Uranus, les anneaux de Neptune sont difficiles à voir, car ils ont une masse très petite, ils sont 100 000 fois moins massifs que ceux de Saturne. Ils ont également un très faible albédo ; ses particules réfléchissent environ 5 % de la lumière[14].

Image de ce à quoi ressembleraient les anneaux vus de la Terre.

Des astronomes de l'Université de São Paulo ont démontré, à l'aide de simulateurs, que Pluton pourrait avoir des anneaux. Ainsi, les poussières provenant de Nix et Hydre, des satellites de Pluton, pourraient créer des anneaux autour de cette planète naine et de ses satellites. Il reste à prouver cette hypothèse[32].

Pour ce qui est des planètes rocheuses, aucune ne possèderait d'anneaux pour le moment. Par contre, plusieurs hypothèses apportent que Mars et la Terre pourraient, dans le futur, en avoir. Effectivement, une équipe d'astronomes indiens a publié, dans le journal Icarus, un article expliquant la présente formation d'anneaux autour de Mars[33]. Dans quelques millions d'années, la lune Phobos franchirait la limite de Roche de la planète rouge et les forces de marées devraient la désintégrer pour en faire un anneau de débris qui continue alors à spiraler vers la planète[34].

Pour ce qui est de la Terre, rien n'a encore été observé et tout est au point d'hypothèse, mais plusieurs chercheurs croient à la future présence d'anneaux autour de la planète[35].

: document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• Marc Séguin et Benoît Villeneuve, Astronomie et astrophysique, Éditions du Renouveau Pédagogique, 2002, 2^e éd., 618 p. (ISBN 978-2-7613-1184-7, présentation en ligne). 
• Neil Comins, À la découverte de l'Univers : Introduction à l'astronomie et à l'astrophysique, Bruxelles, De Boeck Supérieur, 2016, 2^e éd., 536 p. (ISBN 978-2-8073-0294-5, BNF 45103679, présentation en ligne)

• Liste d'objets célestes ayant un anneau

• « Anneaux planétaires : Saturne pas rond », La Science, CQFD, France Culture, 27 avril 2023.