URANUS, planète

Les anneaux

Le 10 mars 1977, neuf anneaux étroits étaient détectés autour d'Uranus au cours de l'observation de l'occultation d'une étoile par la planète. Alors qu'on ne connaissait auparavant qu'une seule planète – Saturne – possédant un système d'anneaux, la découverte de ces anneaux puis, deux ans après, la découverte d'anneaux autour de Jupiter montraient que l'existence d'anneaux autour des planètes géantes était un phénomène commun. Comparés à leur circonférence – supérieure à 260 000 kilomètres –, les anneaux d'Uranus sont particulièrement étroits : huit d'entre eux ont moins de dix kilomètres de largeur. Trois anneaux sont circulaires, six sont elliptiques et de largeur variable. Les caractéristiques de ces anneaux sont bien illustrées par l'anneau extérieur, qui est le plus large : sa distance à Uranus varie de plus de 800 kilomètres et sa largeur varie entre 20 et 100 kilomètres, linéairement avec sa distance à Uranus.

La structure et les dimensions de ces neuf anneaux ont été déterminées depuis la Terre par la technique d'occultation stellaire : on observe une étoile au moment où Uranus passe entre elle et la Terre. Les modulations du signal lumineux provenant de l'étoile avant et après l'occultation par Uranus sont interprétées par la présence d'anneaux autour de la planète. Cette technique a permis de connaître la position et la structure des anneaux d'Uranus avec une précision de l'ordre de quelques centaines de mètres !

Les images prises par Voyager-2ont confirmé l'existence de ces neuf anneaux étroits et à bords nets et ont permis la découverte d'anneaux supplémentaires. Deux de ces nouveaux anneaux sont situés à 45 736 et 50 040 kilomètres du centre de la planète. Voyager-2 a pris des images des anneaux sous des éclairements très différents. Alors que l'angle entre la Terre, Uranus et le Soleil est toujours très petit, puisque la Terre est vingt fois plus proche du Soleil qu'Uranus, l'angle entre la sonde, Uranus et le Soleil a varié de près de 180 degrés au cours de la rencontre. On retrouve ainsi les anneaux détectés depuis la Terre sur les images prises avant la rencontre (quand la sonde avait le Soleil « dans le dos »), mais on découvre une structure bien différente sur les images prises après la rencontre (quand la sonde avait le Soleil « dans les yeux »). Dans ce dernier cas, la sonde observe la lumière diffusée vers l'avant par les petites particules d'une taille de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière (soit moins de 1 μm) ou même d'une taille inférieure. Ces petites particules, inobservables depuis la Terre, sont rassemblées dans un disque autour d'Uranus. Observé en lumière diffusée, ce disque présente une structure bien différente de celle des anneaux précédemment connus. Il existe même relativement peu de petites particules dans les anneaux détectés depuis la Terre.

Les informations sur les anneaux n'ont pas uniquement été recueillies par les caméras de Voyager. En observant successivement deux étoiles (σ Sagittarii et β Scorpii) à travers les anneaux, on a pu obtenir une résolution de moins de 10 mètres pour les anneaux δ et ε, et d'une centaine de mètres pour les autres anneaux. Par ailleurs, en utilisant la technique d'occultation radio, c'est-à-dire en envoyant un signal radio de fréquence et de caractéristiques connues vers la Terre à travers les anneaux, on a mesuré la « difficulté » des ondes radio à traverser ceux-ci : la comparaison entre les signaux envoyés par Voyager-2 à travers les anneaux à 3,6 et à 13 centimètres de longueur d'onde permet d'avoir une bonne estimation de la distribution des tailles des particules des anneaux. Contrairement à ce qui s'était passé dans le cas des anneaux de Saturne, les signaux[...]