En plus d'être la planète la plus grande et la plus massive de notre système solaire, Jupiter est également l'un de ses corps les plus mystérieux. Cela est certainement évident en ce qui concerne les puissantes aurores de Jupiter, qui sont similaires à certains égards à celles sur Terre. Ces dernières années, les astronomes ont cherché à étudier les modèles dans l'atmosphère et la magnétosphère de Jupiter pour expliquer comment fonctionne l'activité des aurores sur cette planète.
Par exemple, une équipe internationale dirigée par des chercheurs de l'University College London a récemment combiné des données Juno sonde avec des observations aux rayons X pour discerner quelque chose d'intéressant sur les aurores boréales et méridionales de Jupiter. Selon leur étude, publiée dans le numéro actuel de la revue scientifique La nature - Les aurores de rayons X de Jupiter sont intenses et pulsent indépendamment les unes des autres.
L’étude, intitulée «Les pulsations indépendantes des aurores des rayons X nord et sud de Jupiter», a été dirigée par William Richard Dunn - un physicien du Mullard Space Science Laboratory et du Center for Planetary Science de l’UCL. L'équipe était également composée de chercheurs du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), du Southwest Research Institute (SwRI), du Marshall Space Flight Center de la NASA, du Jet Propulsion Laboratory et de plusieurs instituts de recherche.
Comme déjà noté, les aurores de Jupiter sont quelque peu similaires à celles de la Terre, en ce sens qu’elles sont également le résultat de particules chargées du Soleil (alias «vent solaire») interagissant avec le champ magnétique de Jupiter. En raison de la structure de Jupiter et des champs magnétiques de la Terre, ces particules sont canalisées vers les régions polaires nord et sud, où elles deviennent ionisées dans l'atmosphère. Il en résulte un bel affichage lumineux qui peut être vu depuis l'espace.
Dans le passé, des aurores ont été repérées autour des pôles de Jupiter par l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et par le télescope spatial Hubble. L’enquête sur ce phénomène et les mécanismes qui le sous-tendent a également été l’un des objectifs du Juno mission, qui est actuellement dans une position idéale pour étudier les pôles de Jupiter. À chaque orbite de la sonde, elle passe d'un des pôles de Jupiter à l'autre - une manœuvre connue sous le nom de perijove.
Pour les besoins de leur étude, le Dr Dunn et son équipe ont été contraints de consulter les données des observatoires XMM-Newton de l'ESA et Chandra de la NASA. Cela est dû au fait que, bien qu'il ait déjà acquis de magnifiques images et données sur l'atmosphère de Jupiter, le Juno la sonde ne possède pas d'instrument à rayons X à bord. Après avoir examiné les données des rayons X, le Dr Dunn et son équipe ont remarqué une différence entre les aurores boréales et méridionales de Jupiter.
Alors que les émissions de rayons X au pôle nord étaient irrégulières, augmentant et diminuant en luminosité, celles au pôle sud pulsaient régulièrement une fois toutes les 11 minutes. Fondamentalement, les aurores se sont produites indépendamment les unes des autres, ce qui est différent de la façon dont les aurores sur Terre se comportent - c'est-à-dire se reflétant en termes d'activité. Comme le Dr Dunn l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de l'UCL:
"Nous ne nous attendions pas à voir les points chauds des rayons X de Jupiter pulser indépendamment, car nous pensions que leur activité serait coordonnée à travers le champ magnétique de la planète. Nous devons étudier cela plus avant pour développer des idées sur la façon dont Jupiter produit son aurore à rayons X et la mission Juno de la NASA est vraiment importante pour cela. "
Les observations aux rayons X ont été effectuées entre mai et juin 2016 et mars 2017. À l'aide de celles-ci, l'équipe a produit des cartes des émissions de rayons X de Jupiter et identifié des points chauds à chaque pôle. Les points chauds couvrent une zone plus grande que la surface de la Terre. En les étudiant, le Dr Dunn et ses collègues ont pu identifier des modèles de comportement qui indiquaient qu'ils se comportaient différemment les uns des autres.
Naturellement, l'équipe se demandait ce qui pouvait expliquer cela. Une possibilité qu'ils suggèrent est que les lignes de champ magnétique de Jupiter vibrent, produisant des ondes qui transportent des particules chargées vers les pôles. La vitesse et la direction de ces particules pourraient être modifiées au fil du temps, ce qui pourrait les amener à entrer en collision avec l'atmosphère de Jupiter et générer des impulsions de rayons X.
Comme l'explique le Dr Licia Ray, physicien de l'Université de Lancaster et co-auteur de l'article:
«Le comportement des points chauds des rayons X de Jupiter soulève des questions importantes sur les processus qui produisent ces aurores. Nous savons qu'une combinaison d'ions de vent solaire et d'ions d'oxygène et de soufre, originaires d'explosions volcaniques de la lune de Jupiter, Io, sont impliquées. Cependant, leur importance relative dans la production des émissions de rayons X n'est pas claire. »
Et comme l’a indiqué Graziella Branduardi-Raymont, professeur au département de physique spatiale et climatique de l’UCL et autre co-auteur de l’étude, cette recherche doit son existence à de multiples missions. Cependant, c’était la nature parfaitement synchronisée Juno qui est en opération autour de Jupiter depuis le 5 juillet 2016, a permis cette étude.
"Ce que je trouve particulièrement captivant dans ces observations, en particulier au moment où Juno effectue des mesures in situ, c'est le fait que nous pouvons voir les deux pôles de Jupiter à la fois, une rare opportunité qui s'est produite il y a dix ans", a-t-il expliqué. m'a dit. "La comparaison des comportements aux deux pôles nous permet d'en apprendre beaucoup plus sur les interactions magnétiques complexes qui se produisent dans l'environnement de la planète."
Pour l'avenir, le Dr Dunn et son équipe espèrent combiner les données des rayons X de XMM-Newton et Chandra avec les données recueillies par Juno afin de mieux comprendre comment les aurores radiologiques sont produites. L'équipe espère également continuer de suivre l'activité des pôles de Jupiter au cours des deux prochaines années en utilisant des données de rayons X en collaboration avec Juno. En fin de compte, ils espèrent voir si ces aurores sont banales ou un événement inhabituel.
«Si nous pouvons commencer à connecter les signatures de rayons X avec les processus physiques qui les produisent, alors nous pouvons utiliser ces signatures pour comprendre d'autres corps à travers l'Univers tels que les naines brunes, les exoplanètes ou peut-être même les étoiles à neutrons», a déclaré le Dr Dunn . «Il s'agit d'une étape très puissante et importante vers la compréhension des rayons X dans tout l'univers et que nous n'avons que pendant que Juno effectue des mesures simultanément avec Chandra et XMM-Newton.»
Au cours de la prochaine décennie, la sonde JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) proposée par l’ESA devrait également fournir des informations précieuses sur l’atmosphère et la magnétosphère de Jupiter. Une fois arrivé dans le système jovien en 2029, il observera lui aussi les aurores de la planète, principalement pour étudier leurs effets sur les lunes de Galilée (Io, Europa, Ganymède et Callisto).
