Après 40 ans, le mystère des aurores constantes de Jupiter a enfin été résolu
Des chercheurs chinois et britanniques ont résolu une énigme vieille de 40 ans : comment Jupiter produit-elle des salves régulières et spectaculaires de rayons X ? Il s’avère que tout est lié au champ magnétique de la géante gazeuse.
Comme la Terre, Jupiter présente de spectaculaires émissions lumineuses à ses pôles, où les particules chargées provenant du Soleil (ainsi que des volcans géants de la lune Io) sont canalisées par le champ magnétique de la planète vers l’atmosphère. Là, ces ions entrent en collision avec des atomes de gaz et produisent des éclats de lumière.
Image d’entête : Images superposées du pôle de Jupiter provenant du satellite Juno de la NASA et du télescope à rayons X Chandra de la NASA. À gauche, une projection de l’aurore à rayons X du nord de Jupiter (en violet) est superposée à une image visible du pôle nord par la Junocam. À droite, on voit la contrepartie sud. (NASA Chandra/ Juno Wolk/ Dunn)
Les aurores de Jupiter sont beaucoup plus puissantes que les nôtres, générant des rayons X ainsi que de la lumière visible. Elles sont produites de manière régulière, mais comment la planète accélère-t-elle ces particules chargées à des vitesses suffisamment élevées pour produire des rayons X ?
Selon William Dunn, de l’University College de Londres :
Cela fait quarante ans que nous voyons Jupiter produire des aurores de rayons X, mais nous ne savions pas comment cela se produisait. Nous savions seulement qu’elles étaient produites lorsque des ions s’écrasaient dans l’atmosphère de la planète.
Maintenant, Dunn et ses collègues de l’Académie chinoise des sciences ont découvert que ces éruptions de rayons X sont déclenchées par des vibrations périodiques dans les lignes de champ magnétique de Jupiter, qui créent des vagues de plasma permettant aux ions de « surfer » dans l’atmosphère, où ils entrent en collision à grande vitesse et génèrent des rayons X.
L’étude (lien plus bas) s’appuie sur les observations de sondes spatiales : le satellite Juno de la NASA en orbite autour de Jupiter, et l’observatoire XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne en orbite autour de la Terre. Les mesures ont été effectuées sur une période continue de 26 heures. Simultanément, Juno a détecté des vagues de plasma et XMM-Newton a détecté des éruptions aurorales de rayons X au pôle nord.
Représentation de la manière dont le champ magnétique de Jupiter est comprimé, ce qui chauffe les particules et les dirige le long des lignes du champ magnétique vers le bas dans l’atmosphère de Jupiter, déclenchant ainsi les aurores à rayons X. (ESA/ NASA/ Yao/ Dunn)
Toujours selon Dunn :
Nous savons maintenant que ces ions sont transportés par des ondes de plasma. C’est une explication qui n’avait pas été proposée auparavant, même si un processus similaire produit les propres aurores de la Terre. Il pourrait donc s’agir d’un phénomène universel, présent dans de nombreux environnements différents dans l’espace.
Le coauteur principal, Zhonghua Yao, de l’Académie chinoise des sciences, ajoute :
Maintenant que nous avons identifié ce processus fondamental, il existe une multitude de possibilités quant aux prochains endroits où il pourrait être étudié. Des processus similaires se produisent probablement autour de Saturne, Uranus, Neptune et probablement aussi des exoplanètes, avec différents types de particules chargées qui « surfent » sur les vagues.
Mais il reste encore un autre mystère à résoudre : qu’est-ce qui fait vibrer les lignes du champ magnétique ? Les chercheurs suggèrent que la réponse pourrait se trouver dans les interactions du vent solaire ou dans les flux de plasma au sein de la magnétosphère de Jupiter.
L’étude publiée dans Science Advances : Revealing the source of Jupiter’s x-ray auroral flares et présentée sur le site de l’University College de Londres : Scientists solve 40-year mystery over Jupiter’s X-ray aurora.
