Événements significatifs de la planète Uranus
Les observations effectuées avant et après l’événement principal ont conduit à une découverte majeure : Uranus, comme Saturne, est entourée d’anneaux. Ce jour-là en 1977, les astronomes James Elliot, Ted Dunham et Jessica Mink ont découvert qu’Uranus avait des anneaux. La découverte a été faite à bord du Kuiper Airborne Observatory, un avion de ligne équipé d’un télescope infrarouge. Les chercheurs avaient prévu d’étudier l’atmosphère d’Uranus en observant la planète lors de son passage devant l’étoile lointaine SAO 158687. A la surprise des astronomes, SAO 158687 a disparu plusieurs fois juste avant et juste après qu’Uranus a bloqué l’étoile. Elliot, Dunham et Mink ont conclu qu’un système d’au moins cinq anneaux était responsable. Voyager 2 et d’autres télescopes ont depuis fourni des preuves visuelles du système d’anneaux d’Uranus, qui comprend au moins 13 anneaux.
La planète Uranus
Uranus, qui tire son nom du dieu grec du ciel, est une géante gazeuse et la septième planète à partir de notre Soleil. C’est aussi la troisième plus grande planète de notre système solaire, derrière Jupiter et Saturne. Comme ses collègues géantes gazeuses, elle possède de nombreuses lunes, un système d’anneaux et est principalement composée de gaz censés entourer un noyau solide. Bien que cela puisse être vu à l’œil nu, la prise de conscience qu’Uranus est une planète était relativement récente. Bien qu’il y ait des indications qu’il a été repéré plusieurs fois au cours des deux mille dernières années, ce n’est qu’au 18ème siècle qu’il a été reconnu pour ce qu’il était. Depuis ce temps, l’étendue complète des lunes, du système d’anneaux et de la nature mystérieuse de la planète est connue.
AU moins cinq anneaux encerclent la planète Uranus, comme l’indiquent cinq brèves occultations de l’étoile SAO 158687 qui se sont produites à la fois avant et après son occultation par Uranus le 10 mars 1977. Nous avons observé ces événements avec notre photomètre à occultation à trois canaux 1 , attaché à le télescope de 91 cm à bord de l’observatoire aéroporté de Kuiper (KAO). Uranus et l’étoile étaient toutes deux contenues dans une ouverture de plan focal dont le diamètre, projeté sur le ciel, était de 46 s d’arc. Un système de télévision à lame séparatrice et à plan focal nous a permis de surveiller la position de l’image dans cette ouverture simultanément aux mesures photométriques. Les longueurs d’onde des trois canaux photométriques utilisés ont été choisies pour produire des rapports favorables entre la lumière des étoiles et la lumière d’Uranus 2et sont donnés dans le tableau 1. Pour chaque voie, un photomultiplicateur refroidi (RCA C 31034), relié à un système de comptage de photons, a été utilisé comme détecteur. Les données ont été enregistrées sous la forme d’une série continue d’intégrations de 10 ms de comptages de photons, et un enregistreur à bande a affiché les signaux de nos canaux 2 et 3 afin que nous puissions surveiller la progression de l’occultation en temps réel.
Découverte et Nommage :
Comme les cinq planètes classiques – Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne – Uranus peut être vue sans l’aide d’un télescope. Mais en raison de sa faible luminosité et de son orbite lente, les anciens astronomes pensaient qu’il s’agissait d’une étoile. La première observation connue a été réalisée par Hipparchos, qui l’a enregistrée comme une étoile dans son catalogue d’étoiles en 128 avant notre ère – des observations qui ont ensuite été incluses dans l’Almageste de Ptolémée.
La première observation définitive d’Uranus a eu lieu en 1690 lorsque l’astronome anglais John Flamsteed – le premier astronome royal – l’a repérée au moins six fois et l’a cataloguée comme une étoile (34 Tauri). L’astronome français Pierre Lemonnier l’a également observé au moins douze fois entre les années 1750 et 1769.
Cependant, c’est l’observation d’Uranus par Sir William Herschel le 13 mars 1781 qui a commencé le processus d’identification en tant que planète. À l’époque, il l’a signalé comme une observation de comète, mais s’est ensuite engagé dans une série d’observations à l’aide d’un télescope de sa propre conception pour mesurer sa position par rapport aux étoiles. Lorsqu’il en a parlé à la Royal Society, il a affirmé qu’il s’agissait d’une comète, mais l’a implicitement comparée à une planète. Par la suite, plusieurs astronomes ont commencé à explorer la possibilité que la « comète » d’Herschel soit en fait une planète. Ceux-ci comprenaient l’astronome russe Anders Johan Lexell, qui a été le premier à calculer son orbite presque circulaire, ce qui l’a amené à conclure qu’il s’agissait après tout d’une planète. L’astronome berlinois Johann Elert Bode, membre de la « United Astronomical Society », était d’accord avec cela après avoir fait des observations similaires de son orbite.
Bientôt, le statut d’Uranus en tant que planète est devenu un consensus scientifique et, en 1783, Herschel lui-même l’a reconnu à la Royal Society. En reconnaissance de sa découverte, le roi George III d’Angleterre a accordé à Herschel une allocation annuelle de 200 £ à condition qu’il déménage à Windsor afin que la famille royale puisse regarder à travers ses télescopes. En l’honneur de son nouveau mécène, William Herschel décide de baptiser sa découverte Georgium Sidus. En dehors de la Grande-Bretagne, ce nom n’était pas populaire et des alternatives ont rapidement été proposées. Ceux-ci comprenaient l’astronome français Jérôme Lalande proposant de l’appeler Hershel en l’honneur de sa découverte, et l’astronome suédois Erik Prosperin proposant le nom de Neptune.
Johann Elert Bode a proposé le nom d’Uranus, la version latinisée du dieu grec du ciel, Ouranos. Ce nom semblait approprié, étant donné que Saturne a été nommé d’après le père mythique de Jupiter, donc cette nouvelle planète devrait être nommée d’après le père mythique de Saturne. En fin de compte, la suggestion de Bode est devenue la plus largement utilisée et est devenue universelle en 1850.
Taille, masse et orbite d’Uranus : 
Avec un rayon moyen d’environ 25 360 km, un volume de 6,833×10 13 km 3 et une masse de 8,68 × 10 25 kg,
Uranus fait environ 4 fois la taille de la Terre et 63 fois son volume. Cependant, en tant que géante gazeuse, sa densité (1,27 g/cm 3) est nettement inférieure ; par conséquent, il n’est que 14,5 fois plus massif que la Terre. Sa faible densité signifie également que bien qu’elle soit la troisième plus grande des géantes gazeuses, elle est la moins massive (retardant Neptune de 2,6 masses terrestres). La variation de la distance d’Uranus au Soleil est également supérieure à celle de toute autre planète (à l’exclusion des planètes naines ou des plutoïdes). Essentiellement, la distance entre la géante gazeuse et le Soleil varie de 18,28 UA (2 735 118 100 km) au périhélie à 20,09 UA (3 006 224 700 km) à l’aphélie. À une distance moyenne de 3 milliards de km du Soleil, il faut environ 84 ans (ou 30 687 jours) à Uranus pour effectuer une seule orbite autour du Soleil. La période de rotation de l’intérieur d’Uranus est de 17 heures et 14 minutes. Comme pour toutes les planètes géantes, sa haute atmosphère subit des vents forts dans le sens de la rotation. À certaines latitudes, comme environ 60 degrés sud, les caractéristiques visibles de l’atmosphère se déplacent beaucoup plus rapidement, effectuant une rotation complète en aussi peu que 14 heures. 
Une caractéristique unique d’Uranus est qu’elle tourne sur le côté. Alors que toutes les planètes du système solaire sont inclinées sur leurs axes à un certain degré, Uranus a l’inclinaison axiale la plus extrême de 98°. Cela conduit aux saisons radicales que connaît la planète, sans parler d’un cycle jour-nuit inhabituel aux pôles. À l’équateur, Uranus connaît des jours et des nuits normaux ; mais aux pôles, chacun connaît 42 années terrestres de jour suivies de 42 années de nuit. Composition d’Uranus :
Le modèle standard de la structure d’Uranus est qu’elle se compose de trois couches : un noyau rocheux (silicate/fer-nickel) au centre, un manteau glacé au milieu et une enveloppe externe d’hydrogène gazeux et d’hélium. Tout comme Jupiter et Saturne, l’hydrogène et l’hélium représentent la majorité de l’atmosphère – environ 83% et 15% – mais seulement une petite partie de la masse globale de la planète (0,5 à 1,5 masse terrestre).
Le troisième élément le plus abondant est la glace de méthane (CH 4), qui représente 2,3 % de sa composition et qui explique la coloration aigue-marine ou cyan de la planète. Des traces de divers hydrocarbures se trouvent également dans la stratosphère d’Uranus, qui seraient produits à partir du méthane et de la photolyse induite par les rayonnements ultraviolets. Ils comprennent l’éthane (C2H6), l’acétylène (C2H2), le méthylacétylène (CH3C2H) et le diacétylène (C2HC2H). De plus, la spectroscopie a découvert du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone dans la haute atmosphère d’Uranus, ainsi que la présence de nuages glacés de vapeur d’eau et d’autres volatils, tels que l’ammoniac et le sulfure d’hydrogène. Pour cette raison, Uranus et Neptune sont considérés comme une classe distincte de planètes géantes – connues sous le nom de « géantes de glace » – puisqu’elles sont composées principalement de substances volatiles plus lourdes. Le manteau de glace n’est en fait pas composé de glace au sens conventionnel, mais d’un fluide chaud et dense composé d’eau, d’ammoniac et d’autres volatils.Ce fluide, qui a une conductivité électrique élevée, est parfois appelé océan eau-ammoniaque.
Le noyau d’Uranus est relativement petit, avec une masse de seulement 0,55 masse terrestre et un rayon inférieur à 20 % de la taille globale de la planète. Le manteau comprend sa masse, avec environ 13,4 masses terrestres, et la haute atmosphère est relativement insubstantielle, pesant environ 0,5 masse terrestre et s’étendant sur les derniers 20% du rayon d’Uranus. La densité du noyau d’Uranus est estimée à 9 g/cm3, avec une pression au centre de 8 millions de bars (800 GPa) et une température d’environ 5000 K (ce qui est comparable à la surface du Soleil).
Atmosphère d’Uranus : 
Comme pour la Terre, l’atmosphère d’Uranus est divisée en couches, en fonction de la température et de la pression. Comme les autres géantes gazeuses, la planète n’a pas de surface ferme et les scientifiques définissent la surface comme la région où la pression atmosphérique dépasse un bar (la pression trouvée sur Terre au niveau de la mer). Tout ce qui est accessible à la télédétection – qui s’étend jusqu’à environ 300 km sous le niveau de 1 bar – est également considéré comme l’atmosphère.
Lunes d’Uranus :
Uranus a 27 satellites connus, qui sont divisés en catégories de plus grandes lunes, de lunes intérieures et de lunes irrégulières (similaires aux autres géantes gazeuses). Les plus grosses lunes d’Uranus sont, par ordre de taille, Miranda , Ariel , Umbriel , Oberon et Titania . Ces lunes varient en diamètre et en masse de 472 km et 6,7 × 10 19 kg pour Miranda à 1578 km et 3,5 × 10 21 kg pour Titania. Chacune de ces lunes est particulièrement sombre, avec de faibles albédos de liaison et géométriques. Ariel est la plus brillante tandis qu’Umbriel est la plus sombre.
Événements significatifs
13 mars 1781 : L’astronome britannique William Herschel découvre Uranus – la première nouvelle planète découverte depuis l’Antiquité – en cherchant des étoiles peu lumineuses.
1787-1851 : Quatre lunes uraniennes sont découvertes et nommées Titania, Oberon, Ariel et Umbriel.
1948 : Une autre lune, Miranda, est découverte.
10 mars 1977 : En observant le passage d’Uranus devant une étoile lointaine (SAO 158687), les scientifiques de l’observatoire aéroporté de Kuiper et de l’observatoire de Perth en Australie sont impatients d’avoir une chance rare d’observer la planète lointaine. Les observations effectuées avant et après l’événement principal ont conduit à une découverte majeure : Uranus, comme Saturne, est entourée d’anneaux.
Le 24 janvier 1986 : Voyager 2 de la NASA fait la première – et jusqu’à présent la seule – visite à Uranus. Le vaisseau spatial s’est approché à 81 500 kilomètres (50 600 miles) du sommet des nuages de la planète. Voyager a découvert 10 nouvelles lunes, deux nouveaux anneaux et un champ magnétique plus puissant que celui de Saturne.
2006 : Des observations effectuées à l’observatoire Keck et par le télescope spatial Hubble montrent que l’anneau extérieur d’Uranus est coloré en bleu tandis que le nouvel anneau intérieur est rougeâtre.
Le 18 mars 2011 : New Horizons passe l’orbite d’Uranus en direction de Pluton, devenant ainsi le premier vaisseau spatial à dépasser l’orbite d’Uranus depuis Voyager 2. Cependant, Uranus n’était pas proche du point de passage. Le vaisseau spatial est endormi pendant la majeure partie de son périple interplanétaire de huit ans, de Jupiter à Pluton. Les contrôleurs de mission réveillent New Horizons pendant 50 jours chaque année pour effectuer les vérifications nécessaires sur ses instruments.
Les anneaux d’Uranus sont orphelins [Source : Futura Sciences Publié le 15/03/2011]
Les anneaux d’Uranus (ici photographiés en 1996 par le télescope Hubble) ont été découverts par J. Elliot et ses collègues en 1977.
Le professeur James Elliot qui avait participé à la découverte des anneaux d’Uranus en 1977 est décédé. Retour sur une belle découverte et son auteur.
James Ludlow Elliot (1943-2011) est né en 1943. Il a intégré le MIT (Massachusetts Institute of Technology) en 1965 et ne l’a plus quitté depuis. Le 10 mars 1977, J. Elliot et ses collègues E. W. Dunham et D. J. Mink s’embarquent à bord d’un avion transformé en observatoire, le Kuiper Airborne Observatory. Leur mission consiste à observer l’occultation d’une étoile par la planète Uranus. Les astronomes enregistrent cinq brèves atténuations de la luminosité de l’étoile 40 minutes avant et après l’occultation. La surprise est telle que les trois scientifiques pensent dans un premier temps à une défaillance de leur matériel. Mais un examen approfondi des données recueillies ne laisse planer aucun doute : au moins cinq anneaux entourent la septième planète du Système solaire, des anneaux étroits et sombres (à la différence de ceux de Saturne), très pauvres en poussière et composés de rochers de 0,2 à 20 mètres de diamètre.
L’homme qui aimait les planètes lointaines 
Après la belle découverte des anneaux d’Uranus, J. Elliot a continué à étudier les astres les plus éloignés du Système solaire. Il a développé la technique des occultations d’étoiles pour sonder l’atmosphère de Triton, la plus grande lune de Neptune, où l’on a observé des changements saisonniers. Le très léger réchauffement du satellite (lorsque Neptune se rapproche du Soleil en parcourant son orbite) provoque la sublimation de méthane et de monoxyde de carbone qui viennent épaissir la fine atmosphère d’azote de Triton. Elliot a aussi étudié Pluton et différents objets de la ceinture de Kuiper et s’est également intéressé à la recherche de planètes extrasolaires. Dernièrement il avait travaillé avec ses collègues de l’observatoire Lowell à la réalisation d’un photomètre à haute vitesse d’imagerie pour étudier les occultations d’étoiles à bord de Sofia, le nouvel observatoire stratosphérique infrarouge de la Nasa. J. Elliot avait terminé sa carrière comme professeur au MIT après avoir formé plusieurs générations d’étudiants dont certains sont devenus des chercheurs renommés en planétologie.
Uranus
En 1977, les anneaux d’Uranus ont été découverts depuis la Terre par des expériences d’occultation stellaire faites quand Uranus a occulté (passé devant) une étoile et on a remarqué qu’il y avait des creux dans la luminosité de l’étoile avant et après son passage derrière le corps de Uranus. Ces données suggéraient qu’Uranus était entourée d’au moins cinq anneaux. Quatre autres anneaux ont été suggérés par des mesures d’occultation ultérieures de la Terre, et deux autres ont été trouvés par la sonde spatiale Voyager 2, portant le total à 11.
Les observations directes des anneaux depuis la Terre n’avaient pas été possibles, car les anneaux sont perdus dans le l’éclat de la planète vu à travers les télescopes optiques terrestres. La plupart des anneaux ne sont pas tout à fait circulaires et la plupart ne sont pas exactement dans le plan de l’équateur.
https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-anneaux-uranus-sont-orphelins-28729/
https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.5.031171/full/
https://www.universetoday.com/18855/uranus/