Pour la première fois, une ceinture de radiations est repérée à l’extérieur du système solaire
Toutes les planètes de notre système solaire dotées d’un champ magnétique global présentent des ceintures de radiation (la ceinture de Van Allen pour la Terre), des régions en forme de beignet confinées par les champs magnétiques où des particules sont piégées et accélérées, ce qui les fait briller dans la lumière des ondes radio. Tout ceci suggère qu’il devrait y avoir des ceintures de radiations partout où il y a un champ magnétique global et stable.
La détection de la faible émission d’une ceinture de radiations extrasolaires est cependant délicate, car la faible lueur d’une ceinture de radiations est difficile à déterminer. Mais difficile ne veut pas dire impossible : pour la première fois, des astronomes ont pris des images d’une ceinture de radiation enroulée autour d’un objet extrasolaire.
Cet objet est une étoile naine rouge de très faible masse nommée LSR J1835+3259, dont le diamètre est à peine supérieur à celui de Jupiter, dont la masse est environ 77 fois supérieure à cette dernière et qui se trouve à une vingtaine d’années-lumière d’ici.
Image d’entête : représentation artistique d’une aurore et de la ceinture de radiation qui entoure la naine ultrafroide LSR J1835+3259. (Chuck Carter, Melodie Kao, Fondation Heising-Simons)
Selon l’astronome Melodie Kao, de l’université de Californie à Santa Cruz (Etats-Unis) :
Nous prenons en fait des images de la magnétosphère de notre cible en observant le plasma radio-émetteur, sa ceinture de radiation, dans la magnétosphère. Cela n’a jamais été fait auparavant pour un objet de la taille d’une planète géante gazeuse située en dehors de notre système solaire.
La Terre possède donc sa/ ses ceintures de Van Allen, remplies de particules provenant du vent solaire. Uranus, Neptune, Mercure et Saturne ont toutes des ceintures de radiation.
Les énormes ceintures de radiation de Jupiter sont principalement alimentées par la lune volcanique Io, qui crache de grandes quantités de matériaux volcaniques.
Représentation artistique des aurores d’oxygène, de sodium et de potassium lorsque Io entre dans l’ombre de Jupiter. (Chris Faust/ Observatoire W.M. Keck)
Même Ganymède , la lune de Jupiter, la seule lune du système solaire à posséder son propre champ magnétique, elle présente une sorte de ceinture de radiations.
NASA, ESA et A. Feild (STScI)
Les immenses aurores boréales de Jupiter capturées par Hubble. (NASA/ESA)
Bien que les ceintures de radiations et les champs magnétiques qui les confinent n’aient pas été détectés dans des objets extrasolaires, des indices de leur présence ont été détectés.
Des étoiles de faible masse et des naines brunes ont présenté une activité similaire aux aurores polaires du système solaire. Les aurores, observées sur de nombreuses planètes, sont générées lorsque des particules chargées et accélérées sont canalisées le long des lignes de champ magnétique pour tomber dans l’atmosphère d’une planète et interagir avec les particules qui s’y trouvent.
Ayant montré des signes de cette activité aurorale (suggérant ainsi la présence d’un champ magnétique global), LSR J1835+3259 représentait l’endroit idéal pour examiner de près les ceintures de radiation.
En utilisant un réseau de 39 radiotélescopes à travers le monde pour créer un radiotélescope de la taille de la Terre, Kao et ses collègues ont observé l’étoile, en regardant attentivement l’espace autour d’elle, où une ceinture de radiation, vue de côté, apparaîtrait comme deux lobes radio-émetteurs.
Les images ont révélé une structure à deux lobes autour de l’étoile, émettant de faibles ondes radio, semblables aux lobes de la ceinture de radiation de Jupiter. Cependant, comme l’étoile est beaucoup plus éloignée que Jupiter, ses lobes radio sont beaucoup plus lumineux, environ 10 millions de fois plus lumineux que ceux de Jupiter.Le rayonnement observé est d’un type qui a déjà été observé dans des étoiles de faible masse et des naines brunes, mais il avait été attribué à des éruptions dans la couronne stellaire.
L’image de la ceinture de radiation de l’étoile et des émissions aurorales. (Kao et col./ Nature)
Ces résultats confirment non seulement que des objets tels que les étoiles peuvent avoir des ceintures de radiation, mais ils signifient également la possibilité que des ceintures de radiation aient déjà été observées dans d’autres objets de ce type sans que l’on sache ce que l’on regardait.
Selon Melodie Kao :
Maintenant que nous avons établi que ce type particulier d’émission radio à faible niveau et à l’état stable trace des ceintures de radiation dans les champs magnétiques à grande échelle de ces objets, lorsque nous observons ce type d’émission sur des naines brunes, et éventuellement sur des exoplanètes géantes gazeuses, nous pouvons dire avec davantage d’assurance qu’elles ont probablement un grand champ magnétique, même si notre télescope n’est pas assez grand pour en voir la forme.
Les astronomes espèrent que ce résultat facilitera la recherche de mondes potentiellement habitables à l’avenir, à mesure que les techniques et les instruments s’affineront. En effet, le champ magnétique terrestre est considéré comme essentiel au développement de la vie. Il empêche les rayons solaires nocifs d’atteindre la surface, protégeant ainsi l’atmosphère et les organismes vulnérables qui y vivent. Les outils qui nous permettent de trouver des champs magnétiques autour d’autres mondes nous aideront à trouver des planètes protégées de la même manière.
Nous n’en sommes pas encore là, mais cette découverte nous met sur la bonne voie.
L’étude publiée dans Nature : Resolved imaging confirms a radiation belt around an ultracool dwarf et présentée sur le site de l’université de Californie à Santa Cruz : Astronomers observe the first radiation belt seen outside of our solar system.
