Les anneaux de quelle planète ont été détectés pour la première fois en 1980 mais identifiés seulement en 1989 par la sonde spatiale Voyager 2 ? .
Neptune
Les anneaux planétaires les plus importants du système solaire sont ceux autour de Saturne, mais les trois autres planètes géantes (Jupiter, Uranus et Neptune) possèdent également des systèmes d'anneaux. Des preuves récentes suggèrent que des systèmes d'anneaux peuvent être trouvés autour d'autres types d'objets astronomiques, notamment des planètes mineures, des lunes et des naines brunes. Le système d'anneaux d'Uranus se situe entre le niveau de complexité du vaste système de Saturne et celui des systèmes plus simples autour de Jupiter et de Neptune. Ils ont été découverts en 1977 par James L. Elliot, Edward W. Dunham et Jessica Mink. Entre cette date et 2005, les observations de Voyager 2 et du télescope spatial Hubble ont permis d'identifier un total de 13 anneaux distincts, dont la plupart sont opaques et ne mesurent que quelques kilomètres de large. Ils sont sombres et sont probablement constitués de glace d’eau et de certaines matières organiques traitées par rayonnement. Le manque relatif de poussière est dû à la traînée aérodynamique de l’exosphère-couronne étendue d’Uranus. Le système autour de Neptune se compose de cinq anneaux principaux qui, dans leur forme la plus dense, sont comparables aux régions de faible densité des anneaux de Saturne. Cependant, ils sont pâles et poussiéreux, et leur structure est beaucoup plus similaire à celle de Jupiter. Les matériaux très sombres qui composent les anneaux sont probablement des matières organiques traitées par rayonnement, comme dans les anneaux d'Uranus. 20 à 70 pour cent des anneaux sont constitués de poussière, une proportion relativement élevée. Des indices de ces anneaux ont été observés pendant des décennies avant leur découverte définitive par Voyager 2 en 1989.
Un système d'anneaux est un disque ou un anneau en orbite autour d'un objet astronomique composé de matériaux solides tels que de la poussière et des lunes, et constitue un composant commun des systèmes satellites autour des planètes géantes. Un système d’anneaux autour d’une planète est également connu sous le nom de système d’anneaux planétaires.

Les anneaux planétaires les plus importants du système solaire sont ceux autour de Saturne, mais les trois autres planètes géantes (Jupiter, Uranus et Neptune) possèdent également des systèmes d'anneaux. Des preuves récentes suggèrent que des systèmes d'anneaux peuvent être trouvés autour d'autres types d'objets astronomiques, notamment des planètes mineures, des lunes et des naines brunes.

Systèmes d'anneaux de planètes

Il a été proposé que des anneaux planétaires plus épais (les anneaux autour des planètes) se soient formés de trois manières : à partir du matériau du disque protoplanétaire qui se trouvait dans la limite de Roche de la planète et ne pouvait donc pas fusionner pour former des lunes ; des débris d'une lune qui a été perturbée par un impact important ; ou des débris d'une lune qui a été perturbée par le stress des marées lorsqu'elle est passée dans la limite de Roche de la planète. On pensait que la plupart des anneaux étaient instables et se dissipaient au cours de dizaines ou de centaines de millions d'années, mais il semble maintenant que les anneaux de Saturne pourraient être assez anciens, datant des premiers jours du système solaire.

Des anneaux planétaires plus faibles peuvent se former à la suite d'impacts de météoroïdes avec des lunes en orbite autour de la planète ou, dans le cas de l'anneau E de Saturne, des éjectas de matière cryovolcanique.

La composition des particules annulaires varie ; il peut s'agir de silicates ou de poussières glacées. Des roches et des rochers plus gros peuvent également être présents, et en 2007, des effets de marée provenant de huit « lunes » de seulement quelques centaines de mètres de diamètre ont été détectés dans les anneaux de Saturne. La taille maximale d'une particule annulaire est déterminée par la résistance spécifique du matériau dont elle est constituée, sa densité et la force de marée à son altitude. La force de marée est proportionnelle à la densité moyenne à l'intérieur du rayon de l'anneau, ou à la masse de la planète divisée par le rayon de l'anneau au cube. Elle est également inversement proportionnelle au carré de la période orbitale de l'anneau.

Parfois, les anneaux auront des lunes « berger », de petites lunes qui orbitent près des bords intérieurs ou extérieurs des anneaux ou dans les espaces des anneaux. La gravité des lunes bergers sert à maintenir un bord nettement défini sur l’anneau ; la matière qui se rapproche de l'orbite de la lune berger est soit déviée vers le corps de l'anneau, soit éjectée du système, soit accrétée sur la lune elle-même.

Jupiter

Le système d'anneaux de Jupiter a été le troisième à être découvert, lorsqu'il a été observé pour la première fois par la sonde Voyager 1 en 1979, et a été observé de manière plus approfondie par l'orbiteur Galileo dans les années 1990. Ses quatre parties principales sont un tore légèrement épais connu sous le nom de « halo » ; un anneau principal fin et relativement brillant ; et deux "anneaux arachnéens" larges et faibles. Le système est principalement constitué de poussière.

Saturne

Les anneaux de Saturne constituent le système d'anneaux le plus étendu de toutes les planètes du système solaire et leur existence est donc connue depuis un certain temps. Galileo Galilei les a observés pour la première fois en 1610, mais ils n'ont pas été décrits avec précision comme un disque autour de Saturne jusqu'à ce que Christiaan Huygens le fasse en 1655. Les anneaux ne sont pas une série de minuscules boucles comme beaucoup le pensent, mais plutôt un disque de densité variable. Ils sont principalement constitués de glace d’eau et de traces de roches, et la taille des particules varie du micromètre au mètre.

Uranus

Le système d'anneaux d'Uranus se situe entre le niveau de complexité du vaste système de Saturne et celui des systèmes plus simples autour de Jupiter et de Neptune. Ils ont été découverts en 1977 par James L. Elliot, Edward W. Dunham et Jessica Mink. Entre cette date et 2005, les observations de Voyager 2 et du télescope spatial Hubble ont permis d'identifier un total de 13 anneaux distincts, dont la plupart sont opaques et ne mesurent que quelques kilomètres de large. Ils sont sombres et sont probablement constitués de glace d’eau et de certaines matières organiques traitées par rayonnement. Le manque relatif de poussière est dû à la traînée aérodynamique de l’exosphère-couronne étendue d’Uranus.

Neptune

Le système autour de Neptune se compose de cinq anneaux principaux qui, dans leur forme la plus dense, sont comparables aux régions de faible densité des anneaux de Saturne. Cependant, ils sont pâles et poussiéreux, et leur structure est beaucoup plus similaire à celle de Jupiter. Les matériaux très sombres qui composent les anneaux sont probablement des matières organiques traitées par rayonnement, comme dans les anneaux d'Uranus. 20 à 70 pour cent des anneaux sont constitués de poussière, une proportion relativement élevée. Des indices de ces anneaux ont été observés pendant des décennies avant leur découverte définitive par Voyager 2 en 1989.

Systèmes d'anneaux de planètes et de lunes mineures

Des rapports de mars 2008 suggéraient que Rhéa, la lune de Saturne, pourrait avoir son propre système d'anneaux ténu, ce qui en ferait la seule lune connue à avoir un système d'anneaux. Une étude ultérieure publiée en 2010 a révélé que l'imagerie de Rhea par le vaisseau spatial Cassini n'était pas cohérente avec les propriétés prédites des anneaux, suggérant qu'un autre mécanisme est responsable des effets magnétiques qui ont conduit à l'hypothèse des anneaux.

Une planète mineure est connue pour avoir des anneaux, le centaure 10199 Chariklo. Il possède deux anneaux, peut-être à cause d'une collision qui a provoqué la mise en orbite d'une chaîne de débris. Les anneaux ont été découverts lorsque les astronomes ont observé Chariklo passer devant l'étoile UCAC4 248-108672 le 3 juin 2013 depuis sept endroits en Amérique du Sud. En observant, ils ont vu deux baisses de la luminosité apparente de l'étoile juste avant et après l'occultation. Étant donné que cet événement a été observé à plusieurs endroits, la conclusion selon laquelle la baisse de luminosité était en fait due aux anneaux en orbite autour de l’astéroïde est unanimement la théorie dominante. Les observations ont révélé ce qui est probablement un système d’anneaux de 19 km de large, environ 1 000 fois plus proche que la Lune ne l’est de la Terre. De plus, les astronomes soupçonnent qu’une lune pourrait se trouver au milieu des débris annulaires de l’astéroïde. Si ces anneaux sont les restes d’une collision comme le soupçonnent les astronomes, cela alimenterait l’idée que les lunes (comme la Lune) se forment à la suite de collisions de petits morceaux de matière. Les anneaux de Chariklo n'ont pas été officiellement nommés, mais les découvreurs les ont surnommés Oiapoque et Chuí, du nom de deux rivières proches des extrémités nord et sud du Brésil.

Un deuxième centaure, 2060 Chiron, est également soupçonné de posséder une paire d'anneaux. Sur la base des données d'occultation stellaire qui ont été initialement interprétées comme résultant de jets associés à l'activité cométaire de Chiron, il est proposé que les anneaux aient un rayon de 324 (± 10) km. Leur apparence changeante selon différents angles de vue peut expliquer la variation à long terme de la luminosité de Chiron au fil du temps.

Certains astronomes avaient déjà émis l'hypothèse que Pluton pourrait avoir un système d'anneaux. Cependant, cette possibilité a été écartée par New Horizons, qui aurait détecté un tel système d'anneaux.

Il est également prévu que Phobos, une lune de Mars, se brisera et formera un anneau planétaire dans environ 50 millions d'années, car son orbite basse avec une période orbitale plus courte qu'un jour martien se dégrade en raison de la décélération des marées.

Anneaux autour des exoplanètes

Parce que toutes les planètes géantes du système solaire ont des anneaux, l’existence d’exoplanètes avec des anneaux est plausible. Bien que les particules de glace, le matériau prédominant dans les anneaux de Saturne, ne puissent exister qu'autour des planètes au-delà de la ligne de gel, à l'intérieur de cette ligne, les anneaux constitués de matériaux rocheux peuvent être stables à long terme. De tels systèmes d'anneaux peuvent être détectés pour les planètes observées par la méthode du transit par réduction supplémentaire de la lumière de l'étoile centrale si leur opacité est suffisante. En janvier 2015, aucune observation de ce type n'était connue.

Une séquence d'occultations de l'étoile 1SWASP J140747.93-394542.6 observée en 2007 pendant 56 jours a été interprétée comme un transit d'un système d'anneaux d'un compagnon substellaire (non directement observé) baptisé « J1407b ». Ce système d'anneaux se voit attribuer un rayon d'environ 90 millions de km (environ 200 fois celui des anneaux de Saturne). Dans les communiqués de presse, le terme super-Saturne a été surnommé. Cependant, l'âge de ce système stellaire n'est que d'environ 16 millions d'années, ce qui suggère que cette structure, si elle est réelle, est un disque protoplanétaire plutôt qu'un système d'anneaux stables dans un système planétaire évolué.

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