Image de Saturne et de certaines de ses lunes, capturée par l’instrument NIRCam du télescope spatial James Webb le 25 juin 2023. Dans cette image monochrome, le filtre NIRCam F323N (3,23 microns) a été coloré avec une teinte orange. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, M. Tiscareno (SETI Institute), M. Hedman (University of Idaho), M. El Moutamid (Cornell University), M. Showalter (SETI Institute), L. Fletcher (University of Leicester), H. Hammel (AURA) ; traitement d’images par J. DePasquale (STScI)
Le télescope spatial James Webb de la NASA a fourni des images uniques de Saturne dans le proche infrarouge le 25 juin 2023. Les observations ont mis en évidence les caractéristiques atmosphériques de Saturne, révélé les détails complexes de son système d’anneaux et identifié plusieurs lunes. Ces images aideront les scientifiques à mieux comprendre le système de la planète, en révélant à la fois les changements saisonniers et d’éventuelles lunes peu lumineuses, ainsi que la composition de son atmosphère.
Le 25 juin 2023, le télescope spatial James Webb de la NASA s’est tourné vers Saturne, la célèbre planète aux anneaux, pour effectuer ses premières observations dans le proche infrarouge. Les premières images de la caméra NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb fascinent déjà les chercheurs.
Saturne elle-même apparaît extrêmement sombre à cette longueur d’onde infrarouge observée par le télescope, car le méthane absorbe la quasi-totalité de la lumière solaire tombant sur l’atmosphère. Cependant, les anneaux glacés restent relativement brillants, d’où l’aspect inhabituel de Saturne sur l’image de Webb.
Image de Saturne et de certaines de ses lunes, capturée par l’instrument NIRCam du télescope spatial James Webb le 25 juin 2023. Dans cette image monochrome, le filtre NIRCam F323N (3,23 microns) a été coloré avec une teinte orange. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, M. Tiscareno (SETI Institute), M. Hedman (University of Idaho), M. El Moutamid (Cornell University), M. Showalter (SETI Institute), L. Fletcher (University of Leicester), H. Hammel (AURA) ; traitement d’images par J. DePasquale (STScI)
Cette image a été prise dans le cadre du programme 1247 d’observation en temps garanti de Webb. Ce programme comprenait plusieurs expositions très profondes de Saturne, conçues pour tester la capacité du télescope à détecter des lunes peu lumineuses autour de la planète et de ses anneaux brillants. Toute nouvelle lune découverte pourrait aider les scientifiques à dresser un tableau plus complet du système actuel de Saturne, ainsi que de son passé.
Saturne, la sixième planète du système solaire à partir du Soleil, est connue pour son système d’anneaux distinctif et saisissant. Cette géante gazeuse est la deuxième plus grande planète du système solaire après Jupiter et se compose principalement d’hydrogène et d’hélium. Ses anneaux emblématiques sont constitués d’innombrables particules, allant de minuscules morceaux ressemblant à des grains à des morceaux massifs de la taille d’une montagne, principalement composés de glace et de roche.
Cette nouvelle image de Saturne montre clairement les détails du système d’anneaux de la planète, ainsi que plusieurs de ses lunes – Dioné, Encelade et Téthys. D’autres expositions plus profondes (non montrées ici) permettront à l’équipe de sonder certains des anneaux moins lumineux de la planète, non visibles sur cette image, notamment le mince anneau G et l’anneau E diffus.
Les anneaux de Saturne sont constitués d’un ensemble de fragments rocheux et glacés. La taille des particules varie de celle d’un grain de sable à celle d’une montagne sur Terre. Les chercheurs ont récemment utilisé Webb pour explorer Encelade et ont découvert un grand panache jaillissant du pôle sud de la lune qui contient à la fois des particules et d’importantes quantités de vapeur d’eau – ce panache alimente l’anneau E de Saturne.
L’atmosphère de Saturne présente également des détails surprenants et inattendus. Bien que la sonde Cassini ait observé l’atmosphère avec une plus grande clarté, c’est la première fois que l’atmosphère de la planète est observée avec une telle clarté à cette longueur d’onde particulière (3,23 microns), ce qui est unique à Webb.
Les grandes structures sombres et diffuses de l’hémisphère nord ne suivent pas les lignes de latitude de la planète, de sorte que cette image ne présente pas l’aspect rayé que l’on observe généralement dans les couches atmosphériques profondes de Saturne. La disparité rappelle les ondes planétaires à grande échelle dans les aérosols stratosphériques situés au-dessus des nuages principaux, potentiellement similaires à celles observées dans les premières observations Webb NIRCam de Jupiter.
Saturne possède un système fascinant de plus de 80 lunes, dont la plus célèbre est Titan, plus grande que la planète Mercure et enveloppée d’une atmosphère dense et riche en azote. La planète est également connue pour sa magnifique mais éphémère tempête hexagonale à son pôle nord. Les conditions météorologiques de la géante gazeuse comprennent des vents à grande vitesse, qui peuvent atteindre 1 800 kilomètres par heure, et des tempêtes géantes qui apparaissent périodiquement à sa surface. La teinte jaunâtre de Saturne est due à la présence de cristaux d’ammoniac dans sa haute atmosphère. Sa distance moyenne au Soleil est d’environ 1,4 milliard de kilomètres, et une orbite dure environ 29,5 années terrestres.
Si l’on compare les pôles nord et sud de la planète sur cette image, les différences d’aspect sont typiques des changements saisonniers connus sur Saturne. Par exemple, Saturne connaît actuellement un été boréal, tandis que l’hémisphère sud émerge de l’obscurité à la fin de l’hiver. Cependant, le pôle nord est particulièrement sombre, peut-être en raison d’un processus saisonnier inconnu affectant notamment les aérosols polaires. Un petit soupçon d’éclaircissement vers le bord du disque de Saturne pourrait être dû à la fluorescence du méthane à haute altitude (processus d’émission de lumière après absorption de lumière), à l’émission de l’ion trihydrogène (H3+) dans l’ionosphère, ou aux deux ; la spectroscopie de Webb pourrait aider à confirmer cette hypothèse.
Des missions telles que Pioneer 11 de la NASA, Voyagers 1 et 2, la sonde Cassini et le télescope spatial Hubble ont suivi l’atmosphère et les anneaux de Saturne pendant de nombreuses décennies. Ces observations de Webb ne sont qu’un aperçu de ce que cet observatoire ajoutera à l’histoire de Saturne dans les années à venir, à mesure que l’équipe scientifique se plongera dans les données pour préparer des résultats évalués par des pairs.
Crédits scientifiques : NASA, ESA, CSA, STScI, Matt Tiscareno (SETI Institute), Matt Hedman (University of Idaho), Maryame El Moutamid (Cornell University), Mark Showalter (SETI Institute), Leigh Fletcher (University of Leicester), Heidi Hammel (AURA).
À propos des auteurs
- Heidi B. Hammel est une scientifique interdisciplinaire qui dirige les observations en temps garanti (GTO) du système solaire dans le cadre du cycle 1 de Webb. Elle est vice-présidente pour les sciences de l’Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA) à Washington, D.C.
- Leigh Fletcher est professeur de sciences planétaires à l’université de Leicester en Angleterre. Leigh est l’investigateur principal de plusieurs programmes d’observation à temps garanti de Webb, dont le programme 1247 mis en évidence ici.
- Matt Tiscareno est chercheur principal au SETI Institute, en Californie, où il étudie la dynamique des systèmes planétaires, y compris les anneaux planétaires. Il est un membre à part entière de l’équipe d’observation en temps garanti de Webb pour l’étude de Saturne.