Phœbé, l'étrangère capturée par Saturne
Phœbé (ou Phoebé) est le plus grand satellite irrégulier de Saturne, avec environ 213 km de diamètre, et tourne autour de la planète à rebours (sur une orbite rétrograde), à près de 13 millions de km. Sombre, riche en roche et criblée de cratères, elle est presque certainement un corps capturé venu du Système solaire externe plutôt qu'une lune formée avec Saturne. Découverte par William Pickering sur des plaques photographiques en 1899, c'est la première lune découverte par la photographie, et la source de l'immense anneau de Phœbé, presque invisible.
Sommaire
La première lune photographique
À la fin du XIXe siècle, l'observatoire de Harvard dispose d'une station australe à Arequipa, au Pérou. En août 1898, l'astronome DeLisle Stewart y prend une série de plaques photographiques à longue pose de la région qui entoure Saturne. En les examinant à Harvard, William Henry Pickering repère un point faible qui accompagne la planète dans son mouvement, et annonce la nouvelle lune en mars 1899. Toutes les lunes découvertes avant Phœbé l'avaient été à l'œil, à l'oculaire ; Phœbé ouvre l'ère des découvertes photographiques, qui livreront plus tard bien d'autres satellites faibles.
Pickering la baptise d'après Phœbé, une Titanide, sœur de Cronos et grand-mère d'Apollon et d'Artémis. Son orbite se révèle vite remarquable : Phœbé tourne autour de Saturne dans le sens inverse de la rotation de la planète et de toutes ses grandes lunes.
Une orbite lointaine et à rebours
L'orbite de Phœbé est près de quatre fois plus large que celle de Japet, nettement excentrique et inclinée d'environ 175 degrés : elle se trouve presque dans le plan de l'orbite de Saturne, mais parcourue dans le mauvais sens. Un tour complet prend environ un an et demi.
Une telle orbite est la signature d'une capture. Les lunes nées dans le disque de gaz et de poussière qui entoure une jeune planète orbitent dans son plan équatorial et dans le sens de sa rotation. Phœbé ressemble au contraire à un objet errant dans le Système solaire externe, peut-être issu de la même population que les objets de la ceinture de Kuiper et les centaures, piégé par Saturne au début de son histoire, peut-être avec l'aide du freinage par le gaz ou d'une collision.
Phœbé appartient au groupe nordique des satellites irréguliers, ces dizaines de petites lunes pour la plupart rétrogrades aux orbites semblables. Beaucoup sont sans doute des fragments de corps comparables à Phœbé, brisés par des collisions.
Ce qu'a vu Cassini
Le 11 juin 2004, dix-neuf jours avant sa mise en orbite autour de Saturne, Cassini survole Phœbé à environ 2 000 km. Ce sera le seul regard rapproché de la mission sur cette lune lointaine, et c'était prévu ainsi : Phœbé orbite très loin de la région que Cassini allait ensuite explorer.
Les images montrent un monde à peu près sphérique, densément cratérisé, avec des cratères jusqu'à une centaine de kilomètres. Des traînées claires sur les parois des cratères et au bord des impacts récents révèlent de la glace d'eau sous une couche superficielle sombre de quelques centaines de mètres seulement. Les spectromètres de Cassini détectent de la glace d'eau, de la glace de dioxyde de carbone, des minéraux contenant de l'eau et du fer, ainsi que des composés organiques simples.
La densité de Phœbé, environ 1,6 g/cm³, dépasse celle des lunes glacées régulières de Saturne et se rapproche des valeurs estimées pour Pluton et d'autres corps du Système solaire externe. Avec sa composition, cela conforte l'idée que Phœbé s'est formée loin de Saturne, à partir d'une matière riche en roche et en carbone. Sa forme presque sphérique, inhabituelle pour sa taille, suggère qu'elle a été chaude très tôt, peut-être chauffée par des éléments radioactifs à courte durée de vie, signe d'une formation très précoce dans l'histoire du Système solaire.
L'anneau de Phœbé
En 2009, des astronomes utilisant le télescope spatial Spitzer de la NASA annoncent la découverte d'un anneau de poussière gigantesque et extrêmement ténu autour de Saturne, bien au-delà des anneaux classiques, englobant l'orbite de Phœbé. Étendu sur des millions de kilomètres, c'est de loin le plus vaste des anneaux de Saturne, mais si diffus qu'il rayonne surtout dans l'infrarouge et restait invisible sur les images ordinaires (l'anneau de Phœbé). Il est incliné comme l'orbite de Phœbé, et non comme l'équateur de Saturne, et ses particules tournent à rebours : elles proviennent donc de Phœbé, arrachées par l'impact de micrométéorites.
En spiralant lentement vers l'intérieur sous la pression de la lumière solaire, cette poussière percute Japet de plein fouet. C'est elle qui déclenche l'aspect bicolore de Japet : elle assombrit l'hémisphère avant, qui se réchauffe alors et perd sa glace au profit des régions plus froides. En un sens, Phœbé a repeint une autre lune.
Observer Phœbé
À la magnitude 16,5 ou plus faible, Phœbé est hors de portée de l'observation visuelle avec la plupart des télescopes d'amateur, mais des astrophotographes chevronnés, armés de longues poses et de grands instruments, l'ont enregistrée (astrophotographie de Saturne). L'histoire détaillée de sa découverte et de celle des autres lunes se trouve dans combien de lunes a Saturne.
Questions fréquentes
Pourquoi Phœbé tourne-t-elle à l'envers ?
Phœbé a probablement été capturée par Saturne depuis le Système solaire externe au lieu de se former autour de la planète. Un objet capturé peut se retrouver sur n'importe quelle orbite, y compris rétrograde, alors que les lunes nées dans le disque de Saturne tournent dans le sens de sa rotation.
Qui a découvert Phœbé ?
William Henry Pickering, de l'observatoire de Harvard, a découvert Phœbé en 1899 sur des plaques photographiques prises au Pérou en août 1898. C'est la première lune trouvée grâce à la photographie.
Quelle est la taille de Phœbé ?
Phœbé mesure environ 213 km de diamètre : c'est le plus grand des satellites irréguliers de Saturne, et elle est à peu près sphérique, ce qui est inhabituel pour un corps de cette taille.
Qu'est-ce que l'anneau de Phœbé ?
C'est un anneau de poussière immense et très ténu, arrachée à Phœbé par des impacts, découvert en infrarouge par le télescope spatial Spitzer en 2009. C'est le plus grand anneau de Saturne, et il tourne à rebours comme Phœbé.
Sources
- NASA Science : Phœbé
- Pickering, W. H., « A new satellite of Saturn », Astrophysical Journal 9 (1899)
- Johnson, T. V., Lunine, J. I., « Saturn's moon Phoebe as a captured body from the outer Solar System », Nature 435 (2005)
- Verbiscer, A. J., Skrutskie, M. F., Hamilton, D. P., « Saturn's largest ring », Nature 461 (2009)