Une grosse collision avec un objet glacé serait à l’origine de l’étrange inclinaison d’Uranus

L‘impacteur, qui a fait basculer Uranus sur le côté il y a fort longtemps, n’est plus aussi mystérieux.

Image d’entête : Uranus entourée de ses quatre anneaux principaux et de 10 de ses 17 satellites connus, observée par le télescope spatial Hubble. (NASA/ JPL/ STScI)

Uranus est inclinée de plus de 90 ° par rapport au plan du système solaire, tout comme le système d’anneaux de la planète gazeuse et les orbites de ses 27 lunes connues. Les astronomes pensent que cette configuration unique est la preuve d’une violente collision subie par Uranus peu après sa naissance, qui aurait également accentué la rotation de la planète. (Uranus tourne autour de son axe une fois toutes les 17 heures, soit beaucoup plus vite que la Terre).

L’axe de rotation d’Uranus est incliné de 98 degrés par rapport à son « orbite normale ». L’orbite de ses satellites coïncident avec son axe de rotation. (ELSI)

Les détails de cette collision sont cependant restés insaisissables, car les simulations ont eu du mal à générer le système d’Uranus que nous voyons aujourd’hui. Par exemple, la masse du disque de débris après l’impact tend à être assez importante dans ces modèles, beaucoup plus importante qu’elle ne « devrait » l’être, étant donné la masse totale des lunes d’Uranus aujourd’hui.

Une équipe de chercheurs a réussi à mettre au point une nouvelle stratégie de modélisation pour étudier la formation des lunes autour des planètes réfrigérées.

Le fait qu’elle soit gelée est essentiel. Les chercheurs ont constaté que les impacts géants dans le froid et sombre système solaire externe ont des conséquences différentes de celles se produisant beaucoup plus près du soleil, comme la fameuse collision qui a entraîné la formation de la Lune de la Terre.

Cette dernière rencontre impliquait une proto-Terre et un corps de la taille de Mars appelé Théia, tous deux principalement rocheux (plutôt que glacés). La matière projetée dans l’espace par l’impact s’est donc solidifiée assez rapidement, permettant à la Lune naissante d’en attraper (accrétion) une bonne partie par gravitation.

Mais la matière libérée lors de la collision avec Uranus était beaucoup plus volatile, comportant des substances comme l’eau et l’ammoniac, et elle est restée gazeuse plus longtemps. La proto-Uranus en croissance a absorbé la majeure partie de ce gaz, en laissant moins de matière aux alentours pour former des lunes, selon la nouvelle étude, publiée la semaine dernière (lien plus bas).

Le modèle des chercheurs, qui tient compte de tout cela, suggère que le corps qui a heurté Uranus était glacé et grand, avec une masse entre une et trois fois celle de la Terre actuelle.

Selon l’auteur principal de l’étude, Shigeru Ida, de l’Institut des sciences de la vie terrestre de l’Institut de technologie de Tokyo au Japon :

Ce modèle est le premier à expliquer la configuration du système lunaire d’Uranus, et il pourrait aider à expliquer les configurations d’autres planètes glacées de notre système solaire, comme Neptune.

Au-delà de cela, les astronomes ont maintenant découvert des milliers de planètes autour d’autres étoiles, appelées exoplanètes, et les observations suggèrent que beaucoup des planètes récemment découvertes, appelées super-Terres dans les systèmes exoplanétaires, pourraient être constituées en grande partie de glace d’eau. Et ce modèle peut également être appliqué à ces planètes.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : Uranian satellite formation by evolution of a water vapour disk generated by a giant impact.