Des éclats de rayons X aux pôles de Jupiter, un mystère résolu

Le phénomène analysé par les chercheurs est causé par la collision de particules chargées voyageant le long du champ magnétique et de l’atmosphère de Jupiter (crédit : University College London, ESA/NASA/Yao/Dunn)

Le mystère des sursauts de rayons X qui se produisent toutes les quelques minutes, presque régulièrement, dans les aurores aux pôles nord et sud de Jupiter n’était pas résolu depuis plusieurs décennies. Maintenant, une nouvelle étude a probablement résolu le problème.

De puissants éclats de rayons X aux pôles de Jupiter.

Ce que l’on savait de ce phénomène, c’est qu’il est causé par les rayons X présents dans les aurores de la planète. Lorsque des particules chargées entrent en contact avec l’atmosphère de Jupiter, des explosions de lumière dans les longueurs d’onde visibles et non visibles sont produites, un phénomène qui se produit d’ailleurs également sur Terre.
La différence est que ces explosions sur Jupiter sont colossales, beaucoup plus puissantes en ce sens qu’elles produisent une immense quantité d’énergie, mesurable en centaines de gigawatts. Le fait qu’une planète puisse produire des éclats de rayons X aussi violents a intrigué les astronomes et les scientifiques, car habituellement, des émissions de rayons X aussi fortes sont produites par des objets cosmiques beaucoup plus puissants et instables, tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons.

Le gaz ionisé entre en collision avec l’atmosphère de la planète.

Selon les chercheurs de l’University College London et de l’Académie chinoise des sciences, qui ont publié leur étude dans Science Advances, les éruptions de rayons X sont produites par des vibrations périodiques des lignes qui composent le champ magnétique de la planète. Il s’agit de vibrations puissantes qui produisent à leur tour des vagues de gaz ionisé sous forme de plasma qui font voyager les ions lourds le long des mêmes lignes de champ magnétique jusqu’à ce qu’ils s’écrasent dans l’atmosphère. Le « fracas » produit l’énergie nécessaire, sur la longueur d’onde des rayons X, des explosions que nous observons.
Il s’agit d’un phénomène particulier car c’est l’un des rares à nous avoir permis de détecter une source de rayons X de près en envoyant des sondes, ce qui, par exemple, ne serait pas possible (du moins pour le moment) avec les trous noirs et les étoiles à neutrons.

Diagramme expliquant le phénomène qui produit des « explosions » de rayons X aux pôles de Jupiter (crédit : DOI : 10.1126/sciadv.abf0851 | Science Advances)

Les données de l’observatoire spatial XMM-Newton sont également utilisées.

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont utilisé les données de l’orbiteur Juno de la NASA, qui tourne autour de Jupiter depuis 2016, et les données, principalement des mesures de rayons X, de l’observatoire spatial XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne (qui tourne plutôt autour de notre planète).
Selon William Dunn, chercheur au Mullard Space Science Laboratory de l’UCL, cette énorme production de rayons X provenant des aurores de Jupiter est un mystère depuis plus de quarante ans.

Le phénomène ne se produit probablement pas uniquement sur Jupiter.

Bien que l’on sache déjà que les aurores de rayons X sont causées par la collision d’ions avec l’atmosphère, ce que l’on ignorait, c’est que ces ions semblent être transportés par des ondes de plasma. Il s’agit d’un processus similaire à ce qui se passe sur Terre, ce qui suggère qu’il s’agit probablement d’un phénomène plus courant que nous le pensons, peut-être présent sur de nombreuses autres planètes. Selon Zhonghua Yao, chercheur à l’Académie chinoise et autre auteur de l’étude, le même phénomène se produit probablement aussi sur Saturne, Neptune, Uranus et très probablement près des pôles de planètes situées au-delà de notre système solaire. Le phénomène pourrait également se produire avec différents types de particules chargées se déplaçant dans des ondes de plasma.

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