Une étude approfondie des lunes de Neptune a révélé une curieuse « danse de l'évitement » entre deux objets. Les petites lunes Naïade et Thalassa s'évitent en réalisant une véritable chorégraphie céleste.

Deux lunes de Neptune passent leur temps à s’éviter en réalisant une sorte de « danse de l’évitement » céleste. La Nasa a annoncé le 14 novembre 2019 qu’une nouvelle étude, publiée sur la plateforme arXiv.org (qui n’a donc pas été validée par un comité de lecture), s’était penchée plus précisément sur les orbites des deux lunes les plus internes de la géante de glace.

L’étude porte sur les lunes Naïade et Thalassa. « Notre analyse montre que Naïade et Thalassa sont bloquées dans un type inhabituel de résonance orbitale », écrivent les chercheurs. On dit que deux corps sont en résonance lorsqu’ils sont en orbite autour d’un troisième et que le temps qu’ils mettent pour faire un tour (la période de révolution) peut être exprimée sous la forme d’un nombre rationnel (c’est-à-dire une fraction avec deux nombres entiers). Par exemple, on dit que Pluton est en résonance avec Neptune : Pluton fait deux révolutions autour du Soleil quand Neptune en fait trois.

Les orbites de Thalassa et Naïade autour de Neptune. // Source : NASA/JPL-Caltech

Thalassa et Naïade ont été découvertes en 1989, grâce à l’envoi de la sonde Voyager 2. Ces deux petits corps ont probablement été formés à partir de fragments d’anciennes lunes de Neptune, qui auraient été perturbées lorsque Neptune aurait capturé Triton, un autre satellite de la planète. L’obite de Naïade est connue pour son instabilité : il se pourrait que la petite lune s’écrase un jour dans l’atmosphère de Neptune.

Naïade a une orbite en zigzag

La Nasa explique dans son communiqué que les scientifiques ont décrit les orbites des deux corps comme une « danse de l’évitement » car Naïade et Thalassa ont un lien étroit. Leurs orbites ne sont séparées que par une distance de 1 850 kilomètres. Cependant, les deux lunes ne se rapprochent jamais autant. Quand Naïade passe près de Thalassa, elle se tient à une distance de 3 200 kilomètres. Naïade avance plus vite que Thalassa : il lui faut 7 heures pour faire le tour de Neptune, tandis que Thalassa a besoin d’une demi-heure de plus.

Si on pouvait observer Naïade depuis Thalassa, on verrait que son orbite est en « zigzag ». Son orbite est inclinée d’environ 5 degrés. À chaque orbite, Naïade passe la moitié de son temps au dessus de l’orbite de Thalassa, et l’autre moitié en dessous. Le plus étonnant est que cette chorégraphie, qui peut paraître dangereuse pour les deux astres, permet en réalité aux orbites d’être stables.

Le tracé de la « danse » de Naïade autour de Neptune. // Source : Capture d’écran YouTube Nasa Jet Propulsion Laboratory

Une « danse » qui n’avait jamais été vue

« Il existe de nombreux types de ‘danses’ que les planètes, les lunes et les astéroïdes peuvent suivre, mais celle-ci n’avait jamais été observée avant », explique la physicienne Marina Brozović du Nasa Jet Propulsion Laboratory, co-autrice de l’étude, citée dans le communiqué. Pour étudier les orbites des lunes de Neptune, les chercheurs ont exploité des données récoltées entre 1981 et 2016. La majorité d’entre elles ont été obtenues avec la sonde Voyager 2 et le télescope spatial Hubble.

Les scientifiques se demandent aussi pourquoi Naïade a adopté une orbite aussi surprenante. Ils soupçonnent que l’objet a eu, un jour, une interaction avec une autre lune de la planète, ce qui l’a amenée sur cette orbite inclinée. Naïade se serait par la suite adaptée à l’étrange résonance orbitale qui l’unit à Thalassa.

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