Surprise! La planète naine Haumea a un anneau

Lorsque la lointaine planète naine Haumea a brièvement glissé devant une étoile en janvier dernier, les astronomes ont trouvé plus que ce à quoi ils s'attendaient.

Le concept d’artiste de Haumea et son anneau étroit et dense, représenté avec des proportions correctes. L'anneau est plus sombre que la surface brillante, dominée par la glace d'eau, de Haumea.
IAA-CSIC / UHU

Les observateurs européens ont été avertis deux ans plus tôt que la planète naine 136108 Haumea, qui orbite dans le royaume au-delà de Neptune, couvrirait brièvement une étoile de 18e magnitude à Boötes, et ils ont sauté sur l'occasion. Après tout, Haumea était déjà un oddball bien connu: il fait partie des plus gros objets de la ceinture de Kuiper, a une forme très allongée, tourne rapidement et possède deux lunes.

L'occultation de cette étoile, désignée par URAT1 533–182543, s'est produite aux alentours du 17 janvier 2017, et les observateurs d'un réseau de 10 observatoires à travers l'Europe centrale ont enregistré avec succès une brève dissimulation. Mais ils ont également trouvé quelque chose d'inattendu: un anneau étroit et dense entoure Haumea.

Ces deux graphiques montrent comment 10 accords réussis (lignes bleues avec des incertitudes rouges) ont été utilisés pour reconstruire la forme du membre de la planète naine 136108 Haumea et l'emplacement de son anneau à droite lors de l'occultation d'une étoile par l'objet le 21 janvier 2017. L'accord de Crni Vnh (ligne pointillée) est assez incertain.
Nature / JL Ortiz et al

Alors que José Luis Ortiz (Instituto de Astrologie de Andalousie, Espagne) et 92 collègues détaillaient dans le journal Nature du 12 octobre , plusieurs équipes d’observateurs ont clairement détecté l’anneau comme un creux secondaire à la lumière de la vedette environ 2 minutes avant et après l’événement principal. Cet anneau est sombre, étroit (70 km de large) et suffisamment dense pour bloquer environ la moitié de la lumière de l'étoile. Il ressemble donc beaucoup à ceux qui entourent Uranus et Neptune. L’orbite de l’anneau a un rayon d’environ 2 287 km, ce qui est trop proche de Haumea même, bien à l’intérieur d’un seuil gravitationnel appelé limite de Roche, pour pouvoir être regroupée en un seul corps.

Cette carte montre les 10 observatoires qui ont enregistré l'occultation par Haumea (points verts) et deux qui ne l'ont pas (points rouges). Les lignes bleues indiquent la largeur de l'ombre d'Haumea, qui s'est déplacée vers le nord pendant l'événement.
Nature / JL Ortiz et al

La façon dont la bague est née n'est pas claire. Haumea n'est pas le seul corps du système solaire externe à en posséder un. Les occultations de 10199 Chariklo et 2060 Chiron, toutes deux en 2013, ont également révélé des bagues; Ces deux objets sont des Centaures, ce qui signifie qu’ils occupent des orbites allongées situées entre celles des planètes extérieures. Mais Haumea est beaucoup plus éloignée, se déplaçant le long d’une orbite de 284 ans située entre 35 et 51 unités astronomiques du Soleil. C'est aussi une roulette rapide (une fois toutes les 3, 9 heures) et le plus gros fragment d'un objet plus grand de la ceinture de Kuiper qui s'est brisé dans un passé lointain.

L'anneau semble se trouver dans le plan équatorial d'Haumea, qui est également partagé par la plus grande lune extérieure, Hi'iaka. Il est également positionné à quelques kilomètres seulement d'une résonance spin-orbite 3: 1, un emplacement gravitationnel unique où un objet tournait autour une fois dans le temps nécessaire à Haumea pour effectuer trois rotations.

Pendant ce temps, Ortiz et son équipe ont utilisé les enregistrements d'occultation pour reconstituer la silhouette de Haumea. Des observations télescopiques antérieures avaient montré qu'Haumea avait la forme d'un ellipsoïde triaxial, gonflé à travers son équateur et écrasé à travers ses pôles, conséquence du spin rapide. Les valeurs dérivées de la dissimulation de janvier, longue de 1 404 km et large de 1 138 km, ne sont pas les véritables dimensions globales de la planète naine. En fait, ils notent qu '"il s'avère qu'Haumea était à son minimum de luminosité absolue" pendant l'occultation et que la taille réelle doit être considérablement plus grande: 2 322 km sur son axe le plus long et 1 026 sur son axe le plus court. Parmi tous les objets de la ceinture de Kuiper, seuls Pluto et Eris sont plus grands.

Le vrai profil de Haumea est au top, mais l'occultation de janvier 2017 s'est produite quand Haumea a présenté sa surface projetée minimale vers la Terre. Les couleurs indiquent la température de surface (en kelvins).
Institut Max Planck de physique extraterrestre

La nouvelle taille plus grande signifie que la densité moyenne d'Haumea doit être inférieure à celle que l'on pensait précédemment, tombant à environ 1, 9 g / cm 3 . Cela correspond à la densité moyenne de Pluton et suggère une composition avec à peu près les mêmes parts de roche et de glace. La taille plus grande signifie également qu'Haumea réfléchit environ la moitié de la lumière solaire qui frappe sa surface dominée par la glace de l'eau, nettement plus basse que les albédos de 70% à 80% qui ont été dérivés d'observations infrarouges avec les télescopes spatiaux Spitzer et Herschel.

Cependant, la taille et les caractéristiques de Haumea mises à part, c'est l'anneau qui vient d'être découvert qui fait vibrer les dynamiques. Les auteurs concluent qu'une de ces implications est que de tels anneaux pourraient être courants dans la région transneptunienne d'où proviennent des centaures comme Charon et Chariklo.

Incidemment, la découverte et la dénomination de Haumea ont été controversées. Les équipes observatrices dirigées par Ortiz et par Michael Brown (Caltech) ont toutes deux affirmé l'avoir repérée en premier. Ortiz a même offert le nom Ataecina, une déesse ibérique des enfers. Puis, en septembre 2008, les deux groupes d'experts de l'Union astronomique internationale chargés de nommer des groupes de nains ont annoncé leurs décisions, chacune prise à une voix, en faveur de l'équipe de Brown.