Sébastien Charnoz (charnoz(at)cea.fr)
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Carolyn Porco 2
Estelle Déau 1
André Brahic 1
Joseph Spitale 2
Guillaume Bacques 1
Kevin Baillie 1
1 : Université Paris 7 France / CEA Saclay / CNRS
2 : CICLOPS Institute, Boulder, Colorado, USA
Résumé (Communiqué de l'Université Paris 7)
L’équipe (A.I.M, Université Paris 7 / CEA /CNRS)
vient de découvrir un anneau ... en forme de spirale qui s'enroule,
au moins 3 fois autour de la planète Saturne : les résultats
sont maintenant publiés dans la revue Science . Les simulations numériques
montrent que cette spirale sans équivalent dans notre système
solaire est le résultat de la collision entre un jeune satellite et
l'anneau F de Saturne (découvert lors du passage des missions Voyager
1 et 2). L'anneau F de Saturne serait donc probablement une structure éphémère,
lentement détruite par les petits satellites en son sein. Ces petits
satellites sont en cours de formation au bord des anneaux de Saturne, un peu
comme les planètes se sont formées, il y a 4,5 milliards d'années
et la mission Cassini, nous permet de les voir se former presque en "temps
réel" sous nos yeux.
Un beau travail d'équipe, que nous vous présentons ici...
L’anneau F est un des objets les plus étonnant du Système Solaire : une formechangeante, une structure dynamique complexe. On pense que de petites lunesse forment en permanence à l’intérieur.
Il est situé à 140000 km de Saturne, 4000 km au delà du bord de l’anneau A
Il est composé d’un anneau central brillant, appelé le « cœur » et de petits annelets concentriques, appelés « filaments ».
Détail de l’anneau F, vu par Cassini. Le petit satellite sur la droite est
Pandore.
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A l’aide d’images de Cassini, nous
avons produits des cartes à 360° de l’anneau F. A notre grand
surprise, nous avons découvert que les filamentssont en réalité
une unique structure, en forme de spirale, s’enroulant au moins3 fois
sur elle-même.
Voici la carte de la découverte. L’anneau
y est représenté «à plat » à
360°.Nous avons répété l’image deux fois pour
bien voir les filaments (« spiral »).Nous voyons qu’ils
sont tous reliés entre eux en une unique structure spirale.
n this map, the F ring is mapped at 360°.
Un dessin de la spirale vue de dessus (Attention : les échelles de tailles sont exagérées pour faciliter la visualisation).
Ceci est un dessin.(remerciement à www.animea.com)
En ralité, la spirale est si étroite qu’à cette distance elle apparaîtrait comme un simple cercle.
En effet, la spirale fait 280000 kmde diamètre
pour seulement 800 km de largeur.
C’est une nouvelle catégorie d’anneaux, sans équivalent connu dans le Système Solaire.
De plus, cette spirale tourne sur elle-même ! Elle fait un tour en 15 h environ !
L’anneau F est décidemment une structure dynamique étonnante
! Cettespirale est peut-être la signature de l’existence de petites
lunes en formation dans l’anneau.
Il est très probable que la spirale soit ephèmère, à
l’instar de l’anneau Flui-même dont beaucoup pensent qu’il
disparaîtra un jour.
Comment la spirale s’est elle formée
?
Par quel mécanisme ?
Nous pensons qu’une collision entre le cœur de l’anneau F avec une petitelune , encore à découvrir, en serait la cause!
UNE IDEE SIMPLE
1. Une petite lune traverse le cœur de l’anneau. A l’endroit de l’impact, le matériau de l’anneau est dispersé dans l’espace.
2. Ce matériau ensuite s ’étale en cercle autour de Saturne.
3. Au cours de ce mouvement, le matériau ensuite s’enroule naturellement en spirale. C’est une conséquence classique de la dynamique orbitale.
Note : les anneaux ne sont pas solides,
mais constitués de milliards de petitsblocs de glace, de quelques
centimètres typiquement.
Nous ne savons pas exactement quelle Lune serait impliquée dans la collision.
Cependant, nous avons plusieurs candidats observés
par Cassini au voisinagede l’anneau.
Plusieurs petites lunes découvertes par Cassiniau voisinage de l’anneau F. Peut-être que l’une d’entreelle est responsable de la formation de la spirale. |
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Ce scénario a été exploré à l’aide de simulations numériques. Les résultats sont très encourageants en en accord ce que nous attendions.
1. Imaginons une petite lune s’approchant de l’anneau.
2. La petite lune traverse le cœur de l’anneau
et disperse des particulesde glace
3. Ensuite les particules dispersées
dans l’espace se dispersent.Celles au dessus de l’anneau suivent
le satellite, celles en dessous partenten sens inverse. C’est un effet
classique de la mécanique céleste.
4. A cause de ce mouvement particulier, les
particules finissent par former une spirale autour de Saturne.
Le phénomène vu depuis le pôle Nord de Saturne. Attention, pourfaciliter la visualisation (les échelles ne SONT PAS respectées)
Nous nous plaçons juste aprés la rencontre. Regardons comment la spirale se forme. Le segment solideest le matériau dispersé depuis l’anneau F
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FILM(3Mo) (Remerciements à www.animea.com)
Au cours du temps, le matériau s’étale
en forme de spirale autour de Saturne
En réalité, la spirale tourne
sur elle même. Voici une vidéo un peu plus exacte de la situation:
Spirale en rotation (3Mo)
(www.animea.com)
Quel est le satellite responsable ?
Nous ne savons pas exactement, mais nous avons un suspect :
Cassini a récemment découvert une petite lune, appelée pour l’instantS6, qui tourne au voisinage de l’anneau F. Nous pensons ques’est peut-être elle à l’origine de la spirale. Cela reste cependant encoreà confirmer
NOTE:
En 2009 le grand satellite Prométhée rentrera en collision avec
l’anneau F. Il est très probable alors que de nouvelles spirales
serontformées, que nous verrons évoluer en directe grâce
à la sonde Cassini !
CREDITS :
Images Cassin : NASA/JPL/ Space Science Institute
Schémas, animations: SCIENCE
Les schémas et animations on été générés grâce au talent de:
ANIMEA (www.animea.com) .
D'autres animations de Saturne sont disponibles sur leur site.
CONTACT :
Sébastien Charnoz
charnoz@cea.fr
LIENS
Images Cassini
Images Cassini des anneaux A et F
Image Cassini de Pandore passant à
coté de l'anneau F
Images Cassini de nouvelles lunes récemment
découvertes
Detection de la Spirale
Carte à 360° map de la spirale
Infographie (www.animea.com)
De superbes animations de Saturne en 3D sur ANIMEA !
Dessin de la spirale vue de dessus
Film de la formation de la spirale (3Mo)
Schéma 1 de la spirale
Schéma 2 de la spirale
Schéma 3 de la spirale
Equipe Scientifique
Sébastien
Charnoz
Cassini Imaging Team (CICLOPS)
Equipe
A.I.M. (CEA/SAp, France)