• Astrophysique: une méthode, qui utilise les anneaux de Saturne comme sismomètres, a permis de déterminer la vitesse de rotation de Saturne sur elle-même!____¤201901

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn's Interior I: Rigid Rotation» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal, et disponibles en pdf, a permis déterminer que la vitesse de rotation de Saturne sur elle-même est d'environ 10 heures 33 minutes et 38 secondes, grâce à une méthode qui utilise les anneaux de Saturne comme sismomètres.

     

    Rappelons tout d'abord que «les géantes gazeuses n'ont pas de surface solide de sorte qu'il n'est nullement évident de définir une vitesse de rotation précise en les observant à l'aide d'un télescope». Cependant, ce problème peut être, en théorie, contourné «en cartographiant grossièrement la magnétosphère de ces géantes et en modélisant les émissions radios qui lui sont associées».

     

    Alors que «dans le cas de Jupiter, comme dans le cas de la Terre, cette magnétosphère est similaire au champ magnétique d'un barreau aimanté dont l'axe ne coïncide pas avec celui de la rotation de la planète», et que le mouvement de l'axe magnétique permet grâce aux émissions radios associées «de remonter à la vitesse de rotation de la planète», l'axe de rotation de Saturne et son axe magnétique «sont quasiment parallèles», ce qui rend inutilisable cette méthode.

     

    Dans ce contexte, l'étude ici présentée a fait appel à une autre méthode, qui «repose sur des considérations du planétologue David J. Stevenson du California Institute of Technology, qui les avait déjà avancées au début des années 1980, précisément au moment où les missions Voyager explorent les mondes jupitériens et saturniens».

     

    Concrètement, Saturne comme la Terre «est une masse de matière auto-gravitante, possédant des courants de matière en convection en son intérieur», de sorte que «la répartition et la densité de la matière y changent dans le temps et l'espace». Il en découle que la planète vibre suivant des modes de vibrations provenant de la convection, de la même façon qu'un instrument de musique le fait à la suite de contraintes mécaniques.

     

    Les anneaux de Saturne, qui sont sensibles aux variations du champ gravitationnel de cette planète, se meuvent, en réponse à ce champ, «en fonction des fréquences de variations des ondes et oscillations à l'intérieur de Saturne». Plus précisément, «comme les forces de Coriolis et les forces centrifuges dues à la rotation de la géante vont modifier ses mouvements internes et, en fait, les fréquences d'oscillation de Saturne, donc, in fine, celles des variations du champ de gravitation», cet «effet se verra dans les mouvements des anneaux de Saturne».

     

    La sonde Cassini ayant été «en mesure d'observer et de mesurer ces mouvements», cette étude a pu, «en tenant compte des effets du champ de gravitation des lunes de Saturne», remonter «aux fréquences propres de la géante gazeuses, lesquelles sont fonction de la vitesse de rotation de Saturne» dont la valeur a été ainsi calculée.

     

     


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