La plus grande lune de Neptune, Triton. Cliquez pour agrandir
La lune de Neptune Triton est unique dans le système solaire car c'est la seule grande lune qui orbite dans la direction opposée à la rotation de sa planète. Les chercheurs ont développé un modèle informatique qui explique comment Neptune aurait pu capturer Triton d'une autre planète lors d'une approche rapprochée. Dans ce scénario, Triton faisait à l'origine partie d'un système binaire avec une autre planète. Ils se sont trop rapprochés de Neptune et Triton a été arraché.
La grande lune de Neptune, Triton, a peut-être abandonné un partenaire antérieur pour arriver sur son orbite inhabituelle autour de Neptune. Triton est unique parmi toutes les grandes lunes du système solaire car il orbite autour de Neptune dans une direction opposée à la rotation de la planète (une orbite «rétrograde»). Il est peu probable qu'il se soit formé dans cette configuration et a probablement été capturé ailleurs.
Dans le numéro du 11 mai de la revue Nature, les scientifiques planétaires Craig Agnor de l'Université de Californie, Santa Cruz et Douglas Hamilton de l'Université du Maryland décrivent un nouveau modèle pour la capture de satellites planétaires impliquant une rencontre gravitationnelle à trois corps entre un binaire et une planète. Selon ce scénario, Triton était à l'origine membre d'une paire binaire d'objets en orbite autour du Soleil. Les interactions gravitationnelles lors d'une approche rapprochée de Neptune ont ensuite éloigné Triton de son compagnon binaire pour devenir un satellite de Neptune.
«Nous avons trouvé une solution probable au problème de longue date de la façon dont Triton est arrivé sur son orbite particulière. En outre, ce mécanisme introduit une nouvelle voie pour la capture de satellites par des planètes qui peut être pertinente pour d'autres objets du système solaire », a déclaré Agnor, chercheur au Centre pour l'origine, la dynamique et l'évolution des planètes de l'UCSC.
Avec des propriétés similaires à la planète Pluton et environ 40% plus massives, Triton a une orbite circulaire inclinée qui se situe entre un groupe de petites lunes intérieures avec des orbites progrades et un groupe extérieur de petits satellites avec des orbites progrades et rétrogrades. Il y a d'autres lunes rétrogrades dans le système solaire, y compris les petites lunes extérieures de Jupiter et de Saturne, mais toutes sont minuscules par rapport à Triton (moins de quelques millièmes de sa masse) et ont des orbites beaucoup plus grandes et plus excentriques autour de leurs planètes mères.
Triton pourrait provenir d'un binaire très similaire à Pluton et à sa lune Charon, a déclaré Agnor. Charon est relativement massif, environ un huitième de la masse de Pluton, a-t-il expliqué.
"Ce n'est pas tellement que Charon orbite autour de Pluton, mais plutôt les deux se déplacent autour de leur centre de masse mutuel, qui se trouve entre les deux objets", a déclaré Agnor.
Lors d'une rencontre rapprochée avec une planète géante comme Neptune, un tel système peut être séparé par les forces gravitationnelles de la planète. Le mouvement orbital du binaire fait généralement bouger un membre plus lentement que l'autre. La perturbation du binaire laisse chaque objet avec des mouvements résiduels qui peuvent entraîner un changement permanent des compagnons orbitaux. Ce mécanisme, connu sous le nom de réaction d'échange, aurait pu délivrer Triton à une variété d'orbites différentes autour de Neptune, a déclaré Agnor.
Un scénario antérieur proposé pour Triton est qu'il aurait pu entrer en collision avec un autre satellite près de Neptune. Mais ce mécanisme nécessite que l'objet impliqué dans la collision soit suffisamment grand pour ralentir Triton, mais suffisamment petit pour ne pas le détruire. La probabilité d'une telle collision est extrêmement faible, a déclaré Agnor.
Une autre suggestion était que la traînée aérodynamique d'un disque de gaz autour de Neptune ralentissait suffisamment Triton pour qu'il puisse être capturé. Mais ce scénario impose des contraintes sur le moment de l'événement de capture, qui devrait se produire tôt dans l'histoire de Neptune lorsque la planète était entourée d'un disque de gaz, mais suffisamment tard pour que le gaz se disperse avant de ralentir suffisamment l'orbite de Triton pour envoyer la lune s'écraser sur la planète.
Au cours de la dernière décennie, de nombreux fichiers binaires ont été découverts dans la ceinture de Kuiper et ailleurs dans le système solaire. Des enquêtes récentes indiquent qu'environ 11% des objets de la ceinture de Kuiper sont des binaires, tout comme environ 16% des astéroïdes proches de la Terre.
"Ces découvertes ont ouvert la voie à notre nouvelle explication de la capture de Triton", a déclaré Hamilton. "Les binaires semblent être une caractéristique omniprésente des populations de petits corps."
Le Pluton binaire et sa lune Charon et les autres binaires de la ceinture de Kuiper sont particulièrement pertinents pour Triton, car leurs orbites sont proches de celles de Neptune, a-t-il déclaré.
"Des objets similaires existent probablement depuis des milliards d'années, et leur prévalence indique que la rencontre de la planète binaire que nous proposons pour la capture de Triton n'est pas particulièrement restrictive", a déclaré Hamilton.
La réaction d'échange décrite par Agnor et Hamilton peut avoir de vastes applications dans la compréhension de l'évolution du système solaire, qui contient de nombreux satellites irréguliers. Les chercheurs envisagent d'explorer les implications de leurs découvertes pour d'autres systèmes à satellites.
Cette recherche a été financée par des subventions des programmes Planetary Geology and Geophysics de la NASA, Outer Planet Research et Origins of Solar Systems.
Source d'origine: UC Santa Cruz
