Uranus et le mystère de ses lunes peut-être résolu par un superordinateur

Uranus (crédit : ESA/Hubble et NASA, L. Lamy/Observatoire de Paris)

Il y a quelque chose de contre-intuitif à propos des lunes d’Uranus : les plus éloignées ont plus de masse que les plus proches. C’est contre-intuitif, selon Christian Reinhardt, chercheur à l’université de Zurich qui a réalisé une nouvelle étude, car les lunes, du moins en général, se forment dans un disque de roches en orbite autour d’une planète et, lorsque la matière s’agrège, les agrégats ayant le plus de masse ont tendance à se concentrer vers le centre, donc plus près de la planète.
On ne s’attendrait donc pas à ce que les lunes qui se forment plus près du centre soient moins massives que celles qui se forment plus loin.

Le mystère des lunes d’Uranus

Au contraire, autour d’Uranus, les cinq étoiles les plus massives (il y a 27 satellites au total) voient leur masse augmenter à mesure qu’elles s’éloignent de la planète. C’est un phénomène qui a laissé les astronomes perplexes et pour lequel il n’existe toujours pas de véritable explication.

La théorie de l’impact

Selon une théorie, il y aurait eu un impact avec un grand corps dans le passé de la planète qui aurait créé de grandes quantités de débris. Ces débris ont formé un disque d’où sont sorties les lunes. La théorie de l’impact est également soutenue par la position d’Uranus, qui est clairement fissurée sur un côté.

La nouvelle étude avec le superordinateur

Mais que pouvons-nous déduire de cet impact ? Pour répondre à cette question, les chercheurs ont utilisé un superordinateur connecté au Centre suisse de calcul scientifique (CSCS) de Lugano. Avec l’ordinateur, ils ont modélisé l’évolution d’Uranus, les débris qui l’entourent et la formation des lunes.

Impact avec un objet trois fois plus massif que la Terre

Les résultats suggèrent qu’il pourrait y avoir eu un impact avec un objet au moins trois fois plus massif que la Terre. L’impact aurait provoqué la formation d’un grand disque de débris à partir duquel les lunes se sont ensuite formées, comme l’explique Jason Woo, premier auteur de l’étude.
Le fait que les lunes les plus massives soient situées plus loin aujourd’hui peut être attribué à une distribution particulière de la même masse dans le disque après l’impact, qui peut à son tour être expliquée par des différences dans l’évaporation de la glace au fil du temps.

Le phénomène de la glace autour d’Uranus après l’impact

L’impact a en fait généré beaucoup de chaleur et ce qui se trouvait près du point d’impact, en fait près d’Uranus, est devenu très chaud. Les débris de glace près de la planète ont commencé à s’évaporer mais une autre partie de la glace, celle plus éloignée, a commencé à graviter autour de la planète.
Cette glace, ainsi que les diverses roches projetées à la suite de l’impact, ont participé à la formation de nouvelles lunes. Au fur et à mesure que le temps passait et que la situation se refroidissait, la glace a commencé à se condenser près de la planète également, mais dans la zone plus éloignée, les lunes ont eu plus de temps pour accumuler plus de matière et elles sont donc devenues plus grandes.

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Notes

  • Les lunes régulières d’Uranus se sont-elles formées par l’intermédiaire d’un impacteur géant rocheux ? – ScienceDirect (DOI : 10.1016/j.icarus.2021.114842)
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