Univers

La mission spatiale NASA/ESA Cassini a exploré l’environnement de Saturne sous toutes ses coutures avec 293 orbites entre 2004 et 2017. Parmi la moisson de résultats scientifiques obtenus avec sa panoplie d’instruments, la détection unique de l’empreinte aurorale utraviolette (UV) de la lune Encelade – dont les panaches de matière sont la première source de plasma de la magnétosphère kronienne – dans l’atmosphère de Saturne en 2008 (Figure 1) avait révélé un nouveau cas d’interaction planète-satellite, ténu et transitoire. Jusque-là, seules les empreintes aurorales des satellites galiléens de Jupiter, intenses et régulières, étaient connues.

Neuf ans plus tard, lors de l’ultime orbite de la sonde Cassini avant son plongeon dans l’atmosphère de Saturne, l’empreinte aurorale UV nord d’Encelade a été redétectée fugitivement, juste à l’emplacement prédit et tournant autour du pôle à la vitesse orbitale de la lune pendant plus de 3h30 (Figure 2).

Cette deuxième détection confirme à la fois l’existence de l’interaction d’Encelade avec le champ magnétique de Saturne et que celle-ci dissipe moins d’énergie qu’Io, Europe ou Ganymède à Jupiter en raison du champ magnétique plus faible de Saturne. La tâche aurorale est transitoire et/ou trop faible pour être détectée continûment.

Les auteurs de l’étude ont aussi montré que l’apparition de cette signature UV coïncidait avec une activité radio aurorale de Saturne intensifiée par une compression de la magnétosphère par le vent solaire, un lien qui n’a jamais été observé à Jupiter. Ce contrôle de l’interaction planète-satellite par le vent solaire pose ainsi de nouvelles questions sur l’influence du vent solaire dans la magnétosphère interne.

L’étude comparée des interactions planète-satellite revêt un enjeu particulier, à l’heure où des émissions aurorales analogues sont activement recherchées autour d’exoplanètes orbitant près de leur étoile.

Image de couverture : L’interaction d’Encelade avec le champ magnétique de Saturne accélère des électrons dont la précipitation dans l’atmosphère kronienne produit une empreinte aurorale. Crédits : A. Rymer/APL/NASA/ESA.

L’article complet sur le site du LAM : https://www.lam.fr/laurore-dencelade-se-revele-une-derniere-fois-a-cassini/

Une équipe internationale dirigée par la France annonce la découverte d’un système planétaire particulièrement intéressant autour d’une étoile autre que le Soleil. Il comprend une planète dont le rayon et la masse sont compris entre ceux de la Terre et de Neptune, potentiellement en transit tous les 146 jours devant son étoile hôte, ainsi qu’un compagnon extérieur plus massif. De tels systèmes sont particulièrement rares, et intéressants pour mieux comprendre la formation et l’évolution des planètes.

Depuis la première découverte en 1995 d’une planète autour d’une étoile autre que notre Soleil, plus de 5000 exoplanètes ont été détectées. Cependant, les planètes petites et légères en orbite loin de leur étoile hôte restent particulièrement difficiles à détecter. Seules quelques-unes sont connues aujourd’hui. C’est ce type de détections qui mènera à celle de jumelles de la Terre autour d’étoiles semblables au Soleil.

Dans ce contexte, une collaboration scientifique internationale annonce la découverte d’un nouveau système planétaire autour de l’étoile HD88986. L’équipe est dirigée par Neda Heidari, une jeune chercheuse iranienne travaillant actuellement à l’Institut d’astrophysique de Paris. Elle a commencé ce travail lors de son doctorat préparé au Laboratoire d’astrophysique de Marseille sous la direction scientifique d’Isabelle Boisse, en collaboration avec l’Observatoire de la Côte d’Azur et l’Université Shahid Beheshti de Téhéran.

Le système comprend tout d’abord une sous-Neptune froide, HD88986b. Cette planète a la période orbitale la plus longue (146 jours) parmi les petites exoplanètes connues avec des mesures précises de masse. Elle a été détectée avec le spectrographe de haute précision SOPHIE à l’Observatoire de Haute-Provence, en France. Ces observations ont permis à l’équipe de mesurer une masse planétaire d’environ 17 fois celle de la Terre. Des observations complémentaires obtenues avec les télescopes spatiaux TESS (de la NASA) et CHEOPS (de l’ESA) indiquent que la planète est potentiellement en transit devant son étoile hôte, permettant ainsi la mesure directe de sa taille : environ deux fois celle de la Terre.

Au final, l’étude s’appuie sur plus de 25 ans d’observations, incluant également les données du satellite Gaia ou du télescope Keck à Hawaï. Elle révèle également un deuxième compagnon extérieur autour de cette étoile. Ce compagnon est particulièrement massif (plus de 100 fois la masse de Jupiter) et son orbite a une période de plusieurs dizaines d’années. Des observations supplémentaires seront nécessaires pour comprendre sa nature et mieux déterminer ses propriétés.

Un aspect important de ce nouveau système planétaire est la longue orbite de la sous-Neptune HD88986b. Cela indique qu’elle a probablement conservé sa composition d’origine sans perte de masse significative due au rayonnement ultraviolet extrême que l’étoile hôte a subi dans le passé. Cette caractéristique permet aux scientifiques d’explorer les scénarios de formation planétaire. Avec une température de seulement 190 degrés Celsius, HD88986b offre des opportunités passionnantes pour étudier la composition des atmosphères froides. En effet, la plupart des atmosphères détectées pour les exoplanètes sont supérieures à 1000 degrés Celsius. De plus, la présence d’un compagnon massif dans le système fait de HD88986 un cas particulièrement intéressant pour mieux comprendre la formation et l’évolution des planètes.

L’objectif principal de CONCERTO, qui est l’acronyme de « CarbON CII line in post-rEionisation and ReionisaTiOn epoch », est d’étudier la naissance de la première génération de galaxies. Pour ce faire, il examinera les structures cosmiques qui se sont formées entre 600 millions et 1,2 milliard d’années après le Big Bang. Cette époque, connue sous le nom de réionisation cosmique, est mal comprise et pourtant cruciale dans l’histoire du cosmos, car elle marque la transition entre les « âges sombres » – une période très obscure de la vie de l’Univers au cours de laquelle les étoiles ne s’étaient pas encore formées – et le moment où les galaxies les plus lointaines que nous voyons aujourd’hui dans l’Univers se sont formées. CONCERTO cartographiera également les amas de galaxies distants et les régions de formation d’étoiles dans notre Voie lactée.

Capable de balayer le ciel à des fréquences comprises entre l’infrarouge et les ondes radio, CONCERTO examinera le rayonnement émis par les atomes de carbone ionisé, un traceur précieux de la formation d’étoiles au début de l’ère cosmique. « L’objectif de faire la lumière sur la période de réionisation est très difficile à atteindre, car le signal que nous recherchons est très petit », explique Guilaine Lagache, chercheuse responsable de CONCERTO au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (CNRS, AMU, CNES), en France. « Nous allons essayer d’atteindre cet objectif en utilisant une technique d’observation totalement expérimentale et innovante, appelée cartographie d’intensité. CONCERTO sera le premier instrument au monde à réaliser une cartographie d’intensité du rayonnement du carbone ionisé dans l’Univers jeune sur un grand champ de vue. »

« CONCERTO est tout à fait unique pour APEX », déclare Carlos De Breuck, astronome à l’ESO et responsable du projet APEX. « Les autres instruments se concentrent soit sur l’imagerie, soit sur la spectroscopie, mais pas sur les deux comme le fait CONCERTO. Et en termes d’imagerie, avec un diamètre d’environ 20 minutes d’arc sur le ciel, c’est de loin le plus grand champ de vue jamais utilisé avec APEX. » Le nouvel instrument a remplacé le « LArge APEX BOlometer CAmera » (LABOCA), permettant une augmentation du champ de vue par un facteur 4.

La première lumière de CONCERTO marque la fin de son processus d’installation, qui a débuté avec la livraison de l’instrument sur le site d’APEX, sur le plateau de Chanjantor, dans le désert chilien d’Atacama, fin mars 2021.

La pandémie COVID-19 a représenté un défi considérable pour l’équipe CONCERTO, qui a réussi à préparer l’instrument afin d’effectuer les opérations entièrement à distance, à l’expédier au Chili et à l’installer sur APEX dans des conditions sanitaires et de sécurité strictes. « Une grande partie de ce succès est due à l’esprit d’équipe et au fait que nous travaillons tous avec passion et détermination », déclare Alessandro Monfardini, scientifique chargé de l’instrument CONCERTO, de l’Institut Néel à Grenoble, en France. L’équipe est également reconnaissante au personnel sur place à APEX pour son dévouement et son aide à l’installation et aux tests de l’instrument.

 

Voir en ligne : L’annonce sur le site de l’ESO