Ceinture de rayonnement vue au-delà de notre système solaire pour la 1ère fois

Les astronomes ont observé une ceinture de rayonnement autour d'une étoile naine ultrafroide, la première jamais vue en dehors du système solaire.

Les astronomes ont observé pour la première fois une ceinture de rayonnement à l'extérieur du système solaire, imaginant des particules de haute énergie piégées par un champ magnétique autour d'une étoile naine ultra-froide à environ 18 années-lumière de la Terre.

La nouvelle ceinture de rayonnement est à double lobe, tout comme les ceintures de rayonnement qui encerclent Jupiter, la plus grande planète du système solaire. Mais si la ceinture de radiation de l'étoile naine était placée à côté de celle de Jupiter, elle serait 10 millions de fois plus brillante.

Le rayonnement se présente sous la forme d'émissions radio persistantes et intenses. L'imagerie a révélé la présence d'un nuage d'électrons de haute énergie piégés dans le champ magnétique de l'étoile naine, connue sous le nom de LSR J1835+3259.

"Nous imaginons en fait la magnétosphère de notre cible en observant le plasma radio-émetteur - sa ceinture de rayonnement - dans la magnétosphère", a déclaré Melodie Kao, auteure principale de la recherche et boursière postdoctorale de l'Université de Californie à Santa Cruz, dans un communiqué. "Cela n'a jamais été fait auparavant pour quelque chose de la taille d'une planète géante gazeuse en dehors de notre système solaire."

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L'image a été capturée par l'équipe à l'aide d'un réseau de 39 radiotélescopes, qui se sont combinés pour former un seul télescope virtuel appelé High Sensitivity Array.

Le LSR J1835 + 3259 était le seul objet au-delà du système solaire dont Kao était convaincu qu'il pouvait être observé avec suffisamment de détails pour résoudre ses ceintures de rayonnement. Et, parce que l'étoile naine a une masse qui se situe entre les étoiles de faible masse et les naines brunes - des objets souvent appelés "étoiles ratées" parce qu'elles n'ont pas la masse nécessaire pour initier la fusion nucléaire en leur cœur - les nouvelles observations pourraient aider les astronomes à trouver la ligne de démarcation entre les petites étoiles et les grosses planètes.

"Bien que la formation des étoiles et des planètes puisse être différente, la physique à l'intérieur de celles-ci peut être très similaire dans cette partie molle du continuum de masse reliant les étoiles de faible masse aux naines brunes et aux planètes géantes gazeuses", a déclaré Kao.

Des champs magnétiques puissants forment une bulle magnétique autour d'une planète appelée magnétosphère, qui peut piéger et accélérer des particules chargées à des vitesses proches de celle de la lumière. De nombreuses planètes du système solaire ont des magnétosphères, tout comme le soleil. Même une lune du système solaire - l'énorme satellite jovien Ganymède - possède une magnétosphère.

Cependant, les magnétosphères ont des forces et des caractéristiques différentes. Par exemple, la magnétosphère de Mercure, la planète la plus proche du soleil, n'a qu'environ 1 % de la force de la bulle magnétique de la Terre, qui est suffisamment puissante pour protéger l'atmosphère et la vie de notre planète des particules chargées hautement énergétiques du soleil. Après le soleil, Jupiter possède le champ magnétique le plus puissant du système solaire.

Toutes les planètes du système solaire avec des champs magnétiques ont également des ceintures de rayonnement constituées de particules chargées à haute énergie piégées autour d'elles. Alors que les ceintures de rayonnement de la Terre, connues sous le nom de ceintures de Van Allen, sont des bandes en forme de beignet de particules à haute énergie provenant du vent solaire, la majorité des particules piégées par les champs magnétiques autour de Jupiter créant des ceintures de rayonnement en forme de double lobe proviennent de son volcan lune Io.

Quelle que soit leur origine, ces particules piégées sont déviées par les champs magnétiques vers les pôles des planètes, générant des aurores. Sur Terre, celles-ci prennent la forme des aurores boréales et australes ici, ou des aurores boréales et des aurores australes, respectivement.

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L'image du LSR J1835 + 3259 prise par Kao et son équipe marque également la première fois pour un corps au-delà du système solaire que l'emplacement de l'aurore d'un objet et celui de ses ceintures de rayonnement ont été différenciés avec succès.

Les aurores peuvent être utilisées pour mesurer la force des magnétosphères, sinon leur forme, de sorte que les découvertes pourraient aider à déterminer la force des champs magnétiques d'autres étoiles naines, ce qui est actuellement largement inconnu. Construire la compréhension théorique des champs magnétiques de ces objets de masse intermédiaire pourrait, à son tour, éclairer les magnétosphères des exoplanètes.

"Maintenant que nous avons établi que ce type particulier d'émission radio à faible niveau en régime permanent trace des ceintures de rayonnement dans les champs magnétiques à grande échelle de ces objets, lorsque nous voyons ce type d'émission de naines brunes - et éventuellement de gaz exoplanètes géantes - nous pouvons dire avec plus de confiance qu'elles ont probablement un grand champ magnétique, même si notre télescope n'est pas assez grand pour en voir la forme", a déclaré Kao.

Parce que la magnétosphère terrestre a été si cruciale pour protéger la vie sur notre planète et lui permettre d'évoluer, les scientifiques émettent l'hypothèse que les champs magnétiques autour des exoplanètes pourraient être essentiels pour comprendre l'habitabilité des mondes au-delà du système solaire.

"Il s'agit d'une première étape critique pour trouver de nombreux autres objets de ce type et perfectionner nos compétences pour rechercher des magnétosphères de plus en plus petites, nous permettant finalement d'étudier celles de planètes potentiellement habitables de la taille de la Terre", a co-auteur de la recherche Evgenya Shkolnik, une astrophysicienne. professeur à l'Arizona State University, a déclaré dans le même communiqué.

Les recherches de l'équipe ont été publiées lundi 15 mai dans la revue Nature.

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Robert Lea est un journaliste scientifique britannique dont les articles ont été publiés dans Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek et ZME Science. Il écrit également sur la communication scientifique pour Elsevier et le European Journal of Physics. Rob est titulaire d'un baccalauréat ès sciences en physique et astronomie de l'Open University du Royaume-Uni. Suivez-le sur Twitter @sciencef1rst.

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