Uranus : deux hypothèses pour une planète couchée

Pourquoi la planète Uranus est-elle couchée sur son orbite? ©Keck Obs/Ciel et Espace Photos.

Contrairement aux autres planètes, Uranus est couchée sur son orbite. Un immense satellite pourrait être le responsable de cette « anomalie », à moins que ce ne soit la faute d'une collision cataclysmique...


Depuis ce lundi 16 septembre, 85 astronomes du monde entier sont réunis à l'observatoire de Meudon (Hauts-de-Seine) pour un colloque consacré à la géante de glace Uranus. Durant trois jours, de nombreuses questions sont étudiées, et notamment celle-ci : pourquoi l'axe de rotation d'Uranus est-il si penché (98° contre 23° pour la Terre) ?


Un impacteur géant

Depuis la fin des années 1960, un scénario emporte l'adhésion des chercheurs : un impacteur géant, de la taille d'une planète, serait entré en collision avec Uranus, la faisant basculer. Mais la séduisante théorie pose un problème : un tel impact ne peut pas avoir fait basculer les satellites de la planète géante. Or, le cortège d'Uranus gravite sur des orbites tout aussi penchées, situées dans le plan de son équateur.


Un gros satellite...


Lors de la première session du colloque, Gwenael Boué, de l'IMCCE (actuellement à l'université de Chicago), a proposé un scénario alternatif, sur lequel il a travaillé avec Jacques Laskar, également de l'IMCCE : « Admettons qu'au début du Système solaire, Uranus possédait un gros satellite. Celui-ci aurait eu pour effet d'augmenter la vitesse de précession de la planète (le mouvement de toupie que décrit, sur le ciel, son axe de rotation) », explique le chercheur.

« À un moment donné, cette vitesse serait devenue égale à celle de la précession de l'orbite d'Uranus (les orbites oscillent légèrement, un peu comme des pièces de monnaie que l'on lance sur une table). Nos modèles montrent que cette synchronisation, appelée résonance, a pu avoir un effet cataclysmique et faire basculer tout le système d'Uranus », affirme Gwenael Boué.


... aujourd'hui disparu

Quant au satellite perturbateur, il aurait tout simplement été placé sur une orbite chaotique, via le rapprochement entre Saturne et Uranus prévu par le modèle de Nice (un scénario de formation du Système solaire mis au point à l'observatoire de Nice). Ce qui aurait eu pour conséquence de l'éjecter du Système solaire...

« L'équipe a eu raison de proposer ce modèle, car il faut explorer toutes les pistes, mais je n'y crois pas du tout, commente Olivier Mousis, de l'observatoire de Meudon, présent au colloque. Pour que cela marche, il faut un énorme satellite, 5 fois plus massif que la Lune ! C'est totalement improbable. »


La « bonne » recette

Et s'il fallait explorer une troisième voie ? C'est ce que fait l'équipe d'Aurélien Crida, de l'observatoire de Nice (et co-auteur du modèle de Nice). Mardi 17 septembre, il présente l'hypothèse de l'impact, augmenté d'une petite subtilité : au moment du choc, la planète géante aurait encore été entourée d'un disque de poussière protolunaire.

Ce dernier ne se serait pas couché avec la planète mais peu à peu, en interagissant avec le matériau issu de la collision, jusqu'à atteindre 98° comme la planète. De ce disque, dompté par le nuage de débris, seraient ensuite nées les satellites actuels.

Pour décrypter la planète Uranus, encore mal connue, les astronomes envisagent d'y envoyer une sonde spatiale. La mission Odinus vers Uranus et Neptune est ainsi en compétition pour les grandes missions de l'ESA (L2 et L3) à l'horizon 2028 et 2034.

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