Le mouvement rétrograde est le mouvement inverse du mouvement direct. Historiquement, le mouvement rétrograde en est venu à être appelé un tel mouvement, qui est une exception ou une minorité dans la plupart des cas de circulation des corps célestes. En particulier, les huit planètes du système solaire orbitent avec un mouvement direct. En général, le mouvement direct se distingue du mouvement rétrograde de la manière suivante : lorsque l’on observe l’orbite depuis le pôle nord, le mouvement direct ou prograde consiste en un mouvement dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, et le mouvement rétrograde, au contraire, en un mouvement dans le sens des aiguilles d’une montre.
Table des matières
Manifestations de la rétrogradation
Mouvement prograde et rétrograde des planètes
Les rétrogrades peuvent se manifester à la fois dans le mouvement des planètes et dans celui d’autres objets des systèmes planétaires : satellites, astéroïdes, comètes ou étoiles dans des systèmes multiples. L’existence d’anneaux rétrogrades est également possible en théorie. En outre, de nombreux corps célestes ont une rotation rétrograde autour de leur axe. Selon les idées théoriques actuelles, le mouvement ou la rotation rétrograde est causé soit par des collisions catastrophiques, soit par un piège gravitationnel. La proportion d’orbites rétrogrades est particulièrement élevée dans ce dernier cas : les simulations théoriques montrent qu’en cas de capture gravitationnelle, l’orbite finale la plus probable est une orbite avec un mouvement rétrograde. Le mouvement rétrograde est parfois observé lorsque l’on observe le mouvement des planètes du système solaire dans le ciel de la Terre : au cours du mouvement «en boucle», les planètes du système solaire peuvent se déplacer à la fois vers l’avant et vers l’arrière.
Il est également possible de lancer des satellites artificiels sur des orbites rétrogrades. Le seul pays qui effectue des lancements dans le sens rétrograde (inverse de la rotation de la Terre) est Israël. En effet, Israël entretient des relations tendues avec ses voisins. Les fusées spatiales israéliennes sont donc lancées en direction de l’ouest, au-dessus des eaux neutres de la mer Méditerranée. Entre 1988 et 2016, Israël a effectué 10 lancements spatiaux de ce type, dont 8 ont été couronnés de succès. Dans ces cas, les satellites ont été lancés sur des orbites ayant une inclinaison d’environ 140 degrés. En outre, il existe souvent des orbites polaires de satellites artificiels de télédétection de la Terre (ERS) dont l’inclinaison orbitale est légèrement supérieure à 90 degrés. L’une des orbites polaires les plus utilisées, l’orbite héliosynchrone, a une inclinaison de 98 degrés. L’une des caractéristiques de l’orbite héliosynchrone est qu’il n’y a pas de zones d’ombre sur l’orbite d’un satellite artificiel placé sur une telle orbite.
Les premiers exemples de mouvement rétrograde d’objets célestes du système solaire ont été notés dans l’Antiquité. Ainsi, pour la célèbre comète de Halley, l’inclinaison orbitale est de 162 degrés, et les observations de cette comète ont été notées bien avant notre ère. La première découverte de la rotation rétrograde a eu lieu à la fin du 18e siècle (système de la planète Uranus). Au milieu du XIXe siècle, le premier exemple de satellite à orbite rétrograde a été découvert (Triton, satellite de Neptune). En 2009, la découverte de la première planète rétrograde (Jupiter chaud en transit HAT-P-7b) a été publiée.
Mouvement rétrograde des planètes internes du système solaire
Vénus est la planète la plus proche de la Terre. Sa surface est toujours cachée à l’observateur terrestre par les nuages d’une atmosphère dense. De plus, contrairement à Mars et Jupiter, aucun détail permanent, à l’exception de petites taches sombres, n’est visible sur le disque de Vénus. Pendant longtemps, les astronomes de l’ère télescopique ont cru que la période de rotation de Vénus était proche de celle de la Terre. Ainsi, en 1667, l’astronome français Domenico Cassini a estimé la période de rotation de Vénus à 23 heures et 21 minutes. Apparemment, D. Cassini a été victime d’une illusion d’optique, qu’il a observée au cours de deux nuits différentes, avec une différence d’un jour terrestre. On sait aujourd’hui que l’atmosphère de Vénus effectue une révolution en 4 jours (phénomène de superrotation). À la fin du XIXe siècle, l’astronome italien D. Schiaparelli a suggéré que la période de rotation de Vénus était égale à son année, soit 225 jours. Cette hypothèse était en grande partie due à la multiplicité des périodes de rotation de Vénus et de la Terre : 13 révolutions de Vénus autour du Soleil correspondent à 8 révolutions de la Terre.
Tout a changé avec le développement du radar, qui a permis pour la première fois de regarder sous la surface de Vénus. La première radiolocalisation de Vénus a été réalisée en 1961 en URSS, aux États-Unis et en Grande-Bretagne. L’année suivante, l’URSS a obtenu des données sur la rotation extrêmement lente de Vénus dans le sens inverse, avec une période de rotation d’environ 300 jours.
Données sur la rotation de Vénus
Un an plus tard, en 1963, des radioastronomes américains ont publié une valeur plus précise de 240 jours. En comparaison, l’année vénusienne est beaucoup plus courte : 224 jours.
Au cours des années suivantes, les radioastronomes ont finalement été convaincus que l’axe de rotation de Vénus est incliné à un angle de 177 degrés. Il est intéressant de noter que des études récentes menées par des engins spatiaux ont montré que la période de rotation de Vénus subit des changements très importants. Ainsi, la comparaison des observations des sondes Magellan et Venus Express, effectuées à 16 ans d’intervalle, a montré que le jour sur Vénus ralentissait de 6,5 minutes.
La principale cause de la rotation rétrograde de Vénus est considérée comme une collision majeure. La période de rotation très lente de Vénus est le plus souvent expliquée par les forces de marée de Vénus (à titre de comparaison, Mercure tourne autour de son axe en 59 jours, avec une période orbitale de 88 jours terrestres). La découverte de changements rapides dans la période de rotation montre un autre facteur très important dans le ralentissement de la période de rotation de Vénus : l’influence d’une atmosphère très dense et massive. Il est intéressant de noter que la rotation rétrograde de la planète engendre une rotation rétrograde de l’atmosphère avec une période de 4 jours.
Mouvement rétrograde des planètes extérieures du système solaire
Mouvement rétrograde des planètes
Au printemps 1781, William Herschel, un astronome amateur anglais, a découvert un objet inconnu en mouvement. Des observations ultérieures ont révélé que l’objet détecté était une planète inconnue du système solaire. Uranus est devenue la première planète du système solaire à être découverte à l’ère télescopique.
Six ans après la découverte d’Uranus, Herschel découvrit les deux premiers satellites d’Uranus à l’aide d’un télescope plus grand. La découverte a été faite aux limites des instruments astronomiques de l’époque. Outre la découverte de deux satellites réels, Herschel a publié un rapport sur la découverte de quatre satellites imaginaires, ainsi que la découverte non confirmée de l’anneau d’Uranus. Pendant près d’un demi-siècle, le télescope d’Herschel a été le seul instrument permettant de voir les deux premiers satellites d’Uranus. Ce n’est qu’au milieu du 19e siècle que de nouvelles observations ont permis de découvrir deux autres satellites d’Uranus. À cette époque, il était devenu évident que les satellites d’Uranus tournaient sur des orbites extrêmement exotiques, presque perpendiculaires à l’écliptique — à un angle de 97 degrés. Ce seul fait suggérait une inclinaison très inhabituelle de l’axe de rotation d’Uranus. Quelques décennies plus tard, de nouveaux télescopes ont finalement confirmé la rotation rétrograde de Neptune. Aujourd’hui, la plupart des théoriciens supposent que cette inclinaison a été causée par une très grande collision avec Uranus. Au début du 21e siècle, de nouveaux télescopes et la sonde spatiale Voyager 2 ont porté à 18 le nombre de satellites connus d’Uranus en orbite rétrograde par rapport à l’écliptique. En outre, la couverture stellaire a révélé le système d’anneaux sombres d’Uranus, qui orbite également dans le plan de l’équateur de la planète.
Matériel sur le sujet
Des observations régulières du mouvement d’Uranus dans le système solaire ont permis de découvrir des perturbations inexpliquées de son orbite. En 1846, le mystère de ces perturbations est enfin résolu : des observations télescopiques révèlent l’existence d’une nouvelle planète inconnue. La huitième planète du système solaire a été baptisée Neptune. Dix-sept jours seulement après la découverte de Neptune à l’observatoire de Berlin, l’astronome britannique William Lassell découvrit un satellite de Neptune. Ce satellite, baptisé Triton, décrit une orbite très inhabituelle : un angle de 130 degrés par rapport à l’écliptique. Des observations ultérieures à l’aide de télescopes plus grands ont permis de déterminer que l’inclinaison de l’orbite du satellite par rapport à l’équateur de Neptune était encore plus importante : 157 degrés. Triton est devenu le plus grand satellite connu du système solaire à orbiter de manière rétrograde. De plus, l’orbite de Triton est caractérisée par une excentricité minimale, ce qui a rendu la tâche d’expliquer l’orbite inhabituelle de Triton encore plus difficile. À cet égard, deux hypothèses ont été émises concernant la formation de Triton. Selon la première hypothèse, Triton a été capturé dans la ceinture de Kuiper, puis l’interaction de marée de Neptune a arrondi son orbite. La seconde hypothèse suppose la formation de Triton directement sur l’orbite de Neptune. Selon des calculs informatiques, les orbites rétrogrades commencent à prévaloir dans le cas des planètes à mouvement orbital minimal lorsque des satellites sont formés.
Pendant plus d’un demi-siècle, Triton a été le seul satellite rétrograde connu du système solaire. En 1898, l’astronome américain William Pickering a découvert le 9e satellite de Saturne, baptisé Phéba. À l’époque, Théba était le satellite le plus externe de Saturne. Les observations ont montré que l’orbite de Pheba était inclinée de 175 degrés par rapport à l’équateur de Saturne. Theba était le premier satellite de forme irrégulière avec une orbite rétrograde. Contrairement à Triton, il existe de nombreuses explications alternatives à la capture des marées pour ces satellites. Aujourd’hui, les satellites rétrogrades constituent la majorité des satellites connus du système solaire. Ainsi, Jupiter compte 54 satellites rétrogrades sur 69, Saturne 29 sur 62, Uranus 8 sur 27 et Neptune 4 sur 13. Le nombre relativement faible de satellites rétrogrades connus sur Saturne, Uranus et Neptune par rapport à Jupiter peut être dû à la difficulté de détecter de petits satellites sur des planètes plus éloignées.
Mouvement rétrograde des petits corps du système solaire
Historiquement, les comètes ont été les premiers corps célestes connus à avoir un mouvement rétrograde. L’image ci-dessus est un exemple de la célèbre comète de Halley, observée depuis au moins 239 avant J.-C. L’inclinaison de son orbite est de 162 degrés. L’inclinaison de son orbite est de 162 degrés.
En revanche, la proportion d’orbites rétrogrades pour les petites comètes quasi-solaires dépasse 85 %. Ces comètes sont des objets d’un diamètre de quelques dizaines de mètres. L’observatoire solaire SOHO a détecté plus de 3 000 comètes de ce type en 23 ans de travail. La plupart des comètes proches du Soleil appartiennent au groupe de Kreutz. On suppose que ce groupe s’est formé lors de la destruction d’une très grosse comète (dont le diamètre du noyau est d’environ 200 kilomètres) avec une inclinaison orbitale d’environ 144 degrés.
Parmi les objets non cométaires (astéroïdes ou objets de la ceinture de Kuiper), les orbites rétrogrades sont extrêmement rares. Ainsi, sur plus de 700 000 planètes mineures répertoriées, seuls 96 objets ont une orbite rétrograde. Seuls deux de ces objets ont un demi-grand axe orbital inférieur à 5 u.a. : 2009 HC82 et 2010 EQ169. Apparemment, tous ces objets sont des comètes dormantes, c’est-à-dire des objets qui ont perdu tous leurs volatiles ou qui sont trop éloignés du Soleil pour qu’une activité cométaire puisse se produire.
À titre de comparaison, parmi les seules comètes ordinaires, environ 2 000 objets rétrogrades sont aujourd’hui connus. Apparemment, la plupart des objets rétrogrades du système solaire ont été capturés dans l’espace interstellaire, contrairement aux objets ordinaires du système solaire, qui se sont formés à partir du disque protoplanétaire et qui, par conséquent, présentent des inclinaisons minimales par rapport à l’écliptique et au plan équatorial du Soleil. Il convient de noter que le premier objet interstellaire découvert en novembre 2017 a également une trajectoire rétrograde avec une inclinaison de 123 degrés
Parmi les planètes mineures rétrogrades, six objets ayant le plus grand q possible (2011 KT19, 2008 KV42 et autres) occupent une place à part. Ces objets ont des orbites extrêmement instables — la durée de leur existence dans le système solaire avant leur éjection dans l’espace interstellaire est estimée à quelques millions d’années seulement. Il existe une hypothèse selon laquelle le rôle clé dans la stabilisation des orbites de ces objets est joué par une planète inconnue, située à 600-2000 u.a. du Soleil et ayant une masse de plusieurs masses terrestres.
Le système de satellites de Pluton
Le nombre de petites planètes du système solaire dont les paramètres de l’axe de rotation sont connus ou dont les satellites sont connus est extrêmement faible. Ainsi, le nombre de petites planètes avec des satellites connus n’est que de trois cents. Parmi ces systèmes, le cas le plus connu d’orbite rétrograde est l’orbite du compagnon Charon autour de la planète naine Pluton. Son inclinaison par rapport à l’écliptique est de 113 degrés et constitue très probablement une preuve solide de la formation par impact de ce système. En outre, le système de Pluton est le plus riche en satellites connus de toutes les petites planètes du système solaire, avec un total de cinq découverts. Les orbites de ces cinq satellites se situent à peu près dans le même plan. Selon toute vraisemblance, les six objets du système sont verrouillés par la marée : leurs surfaces se font face, toujours du même côté. La densité relativement faible de Pluton constitue une preuve supplémentaire de l’hypothèse de l’impact. Ainsi, Pluton est le plus grand objet au-delà de l’orbite de Neptune (sa taille est supérieure de plusieurs dizaines de kilomètres à celle d’Eridas), alors que sa masse est inférieure d’environ 25 % à celle d’Eridas.
Mouvement rétrograde en dehors du système solaire
Au cours des dernières décennies, il est devenu possible d’observer des systèmes planétaires extraterrestres dans d’autres étoiles, ainsi que leurs disques protoplanétaires. À ce jour, environ 4 000 planètes extrasolaires ont été découvertes. Ces découvertes ont montré que presque toutes les étoiles peuvent avoir au moins de petites planètes à une faible distance de l’étoile (à l’intérieur de l’orbite de la Terre).
Les mesures des vitesses radiales des étoiles avec des planètes en transit connues nous permettent de déterminer l’angle entre l’équateur de l’étoile et le plan de l’orbite de la planète en transit (ce qu’on appelle l’effet Rossiter-McLaughlin (RM)). À ce jour, cet effet a été mesuré pour 134 planètes en transit.
Les angles mesurés ont montré que les orbites de la plupart des planètes en transit sont proches du plan équatorial de leur étoile
En même temps, comme le suggèrent les diagrammes ci-dessus, certaines planètes en transit présentent même une rotation rétrograde. Les théoriciens supposent que ces orbites inhabituelles sont liées à la présence d’autres objets massifs (par exemple, des planètes ou des étoiles) dans le système.
La première planète rétrograde découverte a été le Jupiter chaud HAT-P-7b, découvert en 2009. Elle a ensuite été rejointe par la découverte de nouvelles planètes rétrogrades : Neptune chaude HAT-P-11b et Jupiters chauds HAT-P-6b, HAT-P-14b, KELT-17b , KELT-19b, Kepler-56b, Kepler-56c, Kepler-63b, WASP-2b, WASP-8b, WASP-15b, WASP-17b, WASP-33b, WASP-60b, WASP-76b, WASP-79b, WASP-94b, WASP-121b, et WASP-167b. Au total, parmi les 134 planètes en transit étudiées, 20 ont des orbites rétrogrades. Cette fraction (14% ou 1 sur 7) est légèrement supérieure à celle du système solaire (aucune planète rétrograde connue donne une limite supérieure de 13%).
Relativement peu d’autres étoiles compagnes ont été trouvées dans des systèmes planétaires avec des planètes rétrogrades connues. Ces systèmes ne comprennent que WASP-2 et WASP-94 (10% des systèmes connus avec des planètes rétrogrades). Ce petit nombre de systèmes doubles connus (car environ la moitié des étoiles sont connues pour faire partie de systèmes multiples) peut être dû au fait que ces systèmes planétaires ont été peu étudiés : la plupart des planètes rétrogrades connues ont été découvertes au cours de la dernière décennie. D’autre part, le petit nombre de systèmes d’étoiles doubles connus parmi les planètes rétrogrades connues peut suggérer qu’un rôle clé dans la déstabilisation des systèmes planétaires est joué par les étoiles proches pendant la formation des systèmes dans les régions de formation d’étoiles.
Outre le mouvement et la rotation rétrogrades en astrosismologie, il existe un concept d’oscillations rétrogrades qui se propagent dans le sens inverse de la rotation stellaire.
En outre, des exemples de galaxies présentant un mouvement rétrograde de leurs différentes parties ont été découverts au cours des dernières décennies. Il s’agit par exemple du mouvement rétrograde des nuages d’hydrogène neutre dans notre galaxie, du mouvement rétrograde du bulbe dans la galaxie NGC 7331 et de la rotation rétrograde des trous noirs supermassifs au centre des galaxies. Il est à noter que le mouvement rétrograde de certaines parties des galaxies est très probablement le résultat de fusions récentes de plusieurs galaxies. Les trous noirs supermassifs à rotation rétrograde sont caractérisés par des jets polaires anormalement puissants. En outre, de nombreuses étoiles dans les halos de galaxies, la population d’étoiles la plus ancienne des galaxies, se déplacent sur des orbites rétrogrades. Un exemple de ce type de mouvement pourrait être la trajectoire d’une étoile de Kapteyn proche avec un mouvement propre important.
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023