Pour la première fois, des astronomes repèrent des rayons X en provenance d’Uranus

Chaque planète du système solaire a ses particularités, mais Uranus est vraiment unique en son genre.

Non seulement elle est inclinée sur le côté de sorte que son axe de rotation est pratiquement parallèle à son plan orbital, mais elle sent mauvais, elle a aussi des fuites, son champ magnétique est assez complexe, et elle a des anneaux différents de tous les autres du système solaire.

Image d’entête : composite présentant la planète Uranus, entourée d’anneaux, dans le noir de l’espace. La planète est représentée en bleu et en rose, entourée d’un anneau blanc quasi vertical. Les couleurs bleues et blanches représentent les données optiques obtenues par le télescope Keck-1, et le rose représente les données de rayons X recueillies par l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA. (NASA/ CXO/ University College London/ W. Dunn et col/ W.M. Keck Observatory)

Mais attendez, il y a plus. Il y a environ 20 ans, les astronomes ont tourné leurs instruments pour capter les émissions de rayons X provenant de Saturne, Uranus et Neptune. Contrairement à toutes les planètes avant elle, Uranus ne présentait pas un seul flash.

Maintenant, pour la première fois, des rayons X émanant de la sphère la plus étrange du système solaire ont été détectés, et on ne sait pas vraiment d’où ils viennent ni ce qu’ils signifient.

Les observations et les découvertes concernant Uranus (et Neptune, d’ailleurs) sont assez délicates à réaliser, par rapport au reste du système solaire. Ces deux planètes sont vraiment très éloignées, et peu de sondes se sont aventurées dans leur voisinage glacé.

En général, nous comptons sur les télescopes proches de chez nous pour les observer, des télescopes qui sont optimisés pour observer des choses beaucoup plus éloignées qu’Uranus ou Neptune, et donc les détails peuvent être un peu flous sur les bords.

La nouvelle découverte est basée sur des observations réalisées à l’aide de l’observatoire à rayons X Chandra, un télescope spatial en orbite autour de la Terre. La première série d’observations a été réalisée en 2002, puis deux autres séries en 2017. Lorsqu’une équipe d’astrophysiciens dirigée par William Dunn, de l’University College London au Royaume-Uni, a finalement analysé les données des observations de 2002, elle a trouvé des preuves évidentes de la présence de rayons X provenant d’Uranus.

Le fait qu’Uranus émette des rayons X n’est pas si surprenant : des rayons X ont été détectés en provenance de nombreux corps du système solaire, dont des comètes, Vénus, la Terre, Mars, Saturne, Pluton, Jupiter et même certaines lunes de Jupiter. Il n’est pas non plus surprenant que nous ne les ayons pas détectés jusqu’à présent, compte tenu des difficultés liées à l’étude de cette lointaine planète.

Ce qui est étrange, c’est que nous ne savons pas exactement comment Uranus émet des rayons X. Il existe plusieurs hypothèses. La plupart des rayons X du système solaire proviennent du Soleil (évidemment), qui est connu pour se disperser lorsqu’il frappe les nuages de Jupiter et de Saturne. Ce phénomène se produit probablement aussi sur Uranus, bien que les calculs de l’équipe indiquent que le nombre de photons X est supérieur à ce que ce processus pourrait expliquer.

En observant d’autres objets du système solaire, nous avons quelques indices quant à la source potentielle de cet excès. Les anneaux de Saturne en sont un exemple. On sait qu’ils sont fluorescents dans les rayons X générés par des particules énergétiques interagissant avec les atomes d’oxygène des anneaux.

Bien que les anneaux d’Uranus soient moins voyants que ceux de Saturne, les études de la ceinture de radiation ont révélé une intensité plus élevée d’électrons énergétiques autour d’Uranus. Si ceux-ci interagissaient avec les atomes des anneaux, ils pourraient produire une fluorescence de rayons X similaire.

Les aurores sont un autre processus qui produit des rayons X dans le système solaire. Celles-ci se produisent lorsque des particules énergétiques interagissent avec une atmosphère planétaire. Sur Terre, cela produit un spectacle époustouflant de lumière verte dansante dans le ciel, mais on sait qu’elles existent aussi sur d’autres planètes : Jupiter, Mars, Saturne et même les comètes peuvent avoir des aurores.

Dans la plupart des cas, un champ magnétique joue un rôle dans la génération des aurores. Les particules sont accélérées le long des lignes du champ magnétique avant de se retrouver dans l’atmosphère.

Il est possible qu’un processus similaire se déroule sur Uranus, générant des aurores dans la haute atmosphère. Si c’est le cas, le champ magnétique d’Uranus étant tellement désaxé, ces aurores pourraient être bien plus complexes que toutes celles que nous avons déjà observées dans le système solaire.

De futures observations plus longues de Chandra pourraient aider les scientifiques à cartographier l’emplacement des émissions de rayons X sur Uranus, ce qui permettrait de comprendre ce qui les provoque. Cependant, des observations plus détaillées qui pourraient caractériser les fluctuations de l’émission ne sont pas possibles avec notre génération actuelle d’instruments.

Les observatoires à venir, comme l’observatoire spatial à rayons X Athena de l’ESA ou l’Observatoire rayons X Lynx de la NASA, seront mieux à même de nous renseigner sur ce qui se passe. Cela pourrait nous aider non seulement à mieux comprendre l’atmosphère et le champ magnétique d’Uranus, mais aussi à mieux connaître les sources de rayons X dans l’Univers.

L’étude publiée dans la revue JGR Space Physics : A Low Signal Detection of X‐Rays From Uranus et présentée sur le site du télescope à rayons X Chandra : Uranus: First X-rays From Uranus Discovered.