NEPTUNE, planète

Les anneaux

Comme les autres planètes géantes, Neptune possède des anneaux, mais ceux-ci sont très particuliers : ils présentent en effet des arcs de matière. La découverte de ces arcs depuis la Terre grâce à l'observation d'occultations d'étoiles en 1984 et 1985 a conduit à modifier le programme de Voyager-2 afin de mieux étudier l'environnement de Neptune. La sonde a ainsi révélé que la planète était entourée d'un système complet d'anneaux ténus sertis d'arcs brillants.

Les astronomes se sont longtemps demandé pourquoi Saturne semblait être la seule planète entourée d'anneaux. La mise en évidence, en une décennie, d'anneaux autour de Jupiter, d'Uranus et de Neptune a montré que ce phénomène était naturel autour des planètes géantes. Cependant, ces quatre systèmes d'anneaux sont bien différents les uns des autres : qu'il s'agisse d'anneaux, de satellites ou de planètes, le système solaire présente une stupéfiante diversité d'aspects !

L'histoire de la découverte des arcs de Neptune mérite d'être contée. Certains astronomes ont longtemps pensé que des anneaux ne pouvaient pas exister autour de cette planète du fait des perturbations gravitationnelles qui sont engendrées par les deux satellites irréguliers Triton et Néréide. Toutefois, la présence de ces satellites « anormaux » semblait au moins indiquer que l'environnement de Neptune était inhabituel. Mais il était hors de question de discerner et de photographier depuis la Terre d'éventuels anneaux, tout matériau sombre situé au voisinage immédiat d'une planète étant noyé dans la lumière de celle-ci diffusée par un télescope. Seule l'observation d'occultations d'étoiles permet de détecter ce matériau depuis le sol : lorsqu'une planète passe entre une étoile et la Terre, le rayonnement stellaire est réfracté puis absorbé par la haute atmosphère de la planète. La variation de l'indice de réfraction permet ainsi de mesurer la température de l'atmosphère à différentes profondeurs. De plus, si la planète possède des anneaux, le rayonnement lumineux de l'étoile s'affaiblit juste avant et juste après l'occultation par la planète, lorsqu'il est masqué par de la matière. C'est ainsi que les anneaux d'Uranus ont été mis en évidence. Dans le cas de Neptune, ce type d'observation est plus délicat car cette planète, plus éloignée de la Terre qu'Uranus, balaie lentement sur la voûte céleste une surface deux fois plus petite qu'Uranus. Les occultations stellaires par Neptune sont donc plus rares. Par ailleurs, les anneaux d'Uranus sont actuellement vus presque de face, tandis que ceux de Neptune sont vus pratiquement par la tranche. Toutefois, grâce à son atmosphère riche en méthane, Neptune (comme Uranus) est très sombre dans l'infrarouge, à 2,2 micromètres de longueur d'onde, et ne « pollue » pas beaucoup le signal de l'étoile qui disparaît derrière les anneaux. L'occultation d'une étoile, même peu lumineuse, peut donc être facilement observée à cette longueur d'onde. À titre d'exemple, une étoile typique cent fois moins lumineuse que Neptune dans le domaine bleu du spectre est cent fois plus lumineuse à 2,2 micromètres. Dans le premier cas, un affaiblissement de la lumière de l'étoile est quasi imperceptible ; dans le second cas, il est détectable. Mais tout affaiblissement ne correspond pas forcément à la présence d'anneaux : des variations rapides de l'absorption de l'atmosphère terrestre (présence de turbulences, de vents, etc.), des erreurs de guidage du télescope, de brèves fluctuations de l'alimentation électrique ou encore le passage de nuages, d'oiseaux ou d'avions ont le même effet. On peut cependant repérer ces interruptions parasites car elles se produisent à toutes les longueurs d'onde et ne sont observées, à un moment donné, que par un seul télescope. Il est donc nécessaire d'observer une occultation à différentes longueurs d'onde avec plusieurs [...]