Uranus a une orbite latérale, des modèles météorologiques uniques et des anneaux inhabituels, et ses lunes peuvent avoir des océans souterrains. Une mission vers le géant de glace a un grand potentiel scientifique, et il y a maintenant une autre raison impérieuse de visiter : les données recueillies en route vers le monde lointain pourraient aider à la chasse à une neuvième planète insaisissable soupçonnée d’orbiter au-delà de Neptune. .

Selon une équipe de doctorants de l’Université de Zurich en Suisse. Leurs résultats démontrent que la mission phare proposée par la NASA vers Uranus pourrait produire des découvertes scientifiques au-delà du système Uranus.

Affiner la grille de recherche

En 2016, deux astronomes ont remarqué que les orbites de plusieurs petits objets glacés dans les confins du système solaire se suivaient trop bien pour être aléatoires. La modélisation informatique et les observations ultérieures ont suggéré qu’un corps invisible bien au-delà de l’orbite de Neptune pourrait guider gravitationnellement ces objets dans l’alignement. Les astronomes ont nommé le corps hypothétique Planet 9 et tentent depuis de déterminer son emplacement. (Tous les astronomes ne sont pas convaincus.)

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En s’éloignant de l’orbite de Neptune, les orbites de six petits corps glacés sont tracées en rose. Les inclinaisons de ces orbites par rapport au plan du système solaire sont trop similaires pour être aléatoires et laisser entrevoir la présence d’une neuvième planète encore à découvrir, dont l’orbite possible est tracée en orange. Si la planète 9 existe et a l’orbite prévue, elle conduirait plusieurs autres objets du système solaire externe sur des orbites perpendiculaires, qui sont tracées en cyan. Crédit: Caltech/R. Blessé (IPAC)

La planète, si c’est là, ce serait très faible. Cependant, les télescopes puissants qui pourraient le trouver ont des champs de vision étroits, adaptés à la localisation plutôt qu’aux recherches rapides. Les astronomes auraient besoin de savoir exactement où chercher, a expliqué le co-auteur Joseph Bouko, et à partir de maintenant, la grille de recherche couvre une trop grande partie du ciel pour acheter du temps de télescope tant convoité. “Persuader les astronomes d’observation de focaliser un télescope et d’essayer de le rechercher coûte très cher et nous avons besoin d’arguments solides.”

C’est là que la proposition Sonde Uranus et orbiteur la mission arrive. Au cours de ses voyages dans le système solaire externe, il interrogeait occasionnellement une station de réception sur Terre pour faire savoir aux techniciens où il se trouvait, à quelle vitesse il allait et l’état des systèmes à bord. Il s’agit d’une procédure standard. Les équipes de mission utilisent ce type de données de portée pour maintenir un vaisseau spatial sur la bonne voie ; tout ce qui a suffisamment d’influence gravitationnelle, comme les planètes, les astéroïdes et les comètes, pourrait le mettre hors de son chemin.

“S’il y a une anomalie gravitationnelle dans le système solaire, dans ce cas la planète 9, la trajectoire du vaisseau spatial serait affectée”, a déclaré le co-auteur. Deniz Soyuer. La gravité de la planète tirerait subtilement le vaisseau spatial vers elle, s’enregistrant comme un petit changement de vitesse ou de direction pendant le voyage de 10 à 15 ans du vaisseau spatial vers Uranus. Compte tenu de la masse et de la distance théoriques de la planète 9 (6,3 masses terrestres et 460 fois la distance entre la Terre et le Soleil), la planète “aura certainement un effet non négligeable sur la trajectoire d’un vaisseau spatial”, ont-ils déclaré.

C’est mille fois mieux que ce qui était possible avec Cassini voyageant vers Saturne.

L’idée d’utiliser les données de portée des engins spatiaux pour trouver la planète 9 existe depuis quelques années, a expliqué l’astronome. Mike Brown du California Institute of Technology, qui a co-proposé le idée pour la planète 9 en 2016. Les astronomes ont essayé d’utiliser Données de la gamme Cassini de la NASA mission sur Saturne pour identifier la planète, mais il leur restait trop d’espace pour vérifier.

“Ce document donne une belle tournure à l’idée en suivant le vaisseau spatial sur une large gamme de distances”, a déclaré Brown, qui n’a pas participé à l’étude. Le vaisseau spatial parcourrait plus de 2 milliards de kilomètres (1,2 milliard de miles) entre Jupiter et Uranus. “Une bonne nouvelle est que plus la distance est grande [from Earth]plus l’effet de la planète 9 est important, donc aller jusqu’à Uranus vous donne un peu d’effet de levier », a-t-il déclaré.

Les chercheurs ont calculé que si une mission Uranus utilise la technologie de l’ère Cassini, les données de sa phase de croisière pourraient réduire la grille de recherche à 0,2 degré carré. C’est toujours une grande partie du ciel, a déclaré l’équipe, mais une amélioration mille fois supérieure à ce qui était possible avec Cassini voyageant directement à Saturne.

Si la dernière technologie peut réduire le niveau de bruit des données de distance, la grille de recherche pourrait être réduite encore 20 fois, a déclaré l’équipe. “Vous n’avez vraiment pas besoin de tant d’améliorations pour pouvoir localiser [Planet 9] à un endroit où vous pouvez convaincre les gens de pointer leurs télescopes vers lui », a déclaré Soyuer. Cette recherche a été présenté à l’Assemblée générale de l’Union européenne des géosciences de 2023 et a été soumis pour publication dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Des solutions créatives

Une grande incertitude quant à la précision avec laquelle les données de distance pourraient localiser Planet 9 n’est pas la technologie à bord du vaisseau spatial, a expliqué le co-auteur. lorenz zwick, mais des limitations sur Terre. Les données d’autonomie sont souvent collectées de manière peu fréquente au cours d’une longue étape de croisière par mesure de réduction des coûts.

“Je pense que c’est formidable que les gens réfléchissent de manière créative aux différentes façons dont nous pourrions éventuellement retrouver cette planète insaisissable à la périphérie du système solaire.”

Plus les scientifiques collectent fréquemment des données de portée, plus ils seront en mesure de localiser la planète 9 avec précision, a déclaré Zwick, ainsi que de mener d’autres activités scientifiques sans rapport avec Uranus. Les avantages d’une collecte de données fréquente dépasseraient de loin les coûts, ont fait valoir les chercheurs.

Bucko a reconnu que son modèle était une simple preuve de concept qui ne considérait que les influences gravitationnelles du Soleil et des planètes du système solaire externe. Le groupe prévoit d’effectuer des calculs plus complexes qui incluent les influences d’autres corps du système solaire, et ils espèrent tester leur modèle en utilisant les données de la mission New Horizons de la NASA sur Pluton, a déclaré Soyuer.

“Je pense que c’est formidable que les gens réfléchissent de manière créative à différentes façons de retrouver cette planète insaisissable à la périphérie du système solaire”, a déclaré Brown.

—Kimberly MS Cartier (@AstroKimCartier), rédacteur personnel

Citation: Cartier, KMS (2023), Une mission sur Uranus pourrait aider à trouver la planète 9, éos, 104, https://doi.org/10.1029/2023EO230199. Publié le 22 mai 2023.
Texte © 2023. AGU. CC BY-NC-ND 3.0
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