Alors que l’aurore ultraviolette d’Uranus a été observé depuis 1986, aucune confirmation des aurores infrarouges n’avait été observée jusqu’à présent.
Une représentation artistique de ce à quoi auraient ressemblé les aurores infrarouges nord d’Uranus (marquées en rouge) en 2006. Crédit image : NASA / ESA / M. Showalter, Institut SETI / Télescope spatial Hubble.
Les géantes de glace Uranus et Neptune sont des planètes inhabituelles dans notre système solaire car leurs champs magnétiques ne sont pas alignés avec les axes dans lesquels elles tournent. Bien que les planétologues n’aient pas encore trouvé d’explication à cela, des indices pourraient résider dans l’aurore d’Uranus.
Les aurores sont provoquées par des particules chargées hautement énergétiques, qui sont canalisées vers le bas et entrent en collision avec l’atmosphère d’une planète via les lignes de champ magnétique.
Sur Terre, le résultat le plus célèbre de ce processus sont les spectacles des aurores boréales et australes.
Sur des planètes comme Uranus, où l’atmosphère est principalement composée d’un mélange d’hydrogène et d’hélium, cette aurore émettra de la lumière en dehors du spectre visible et dans des longueurs d’onde telles que l’infrarouge.
Dans la nouvelle recherche, le doctorat de l’Université de Leicester. L’étudiante Emma Thomas et ses collègues ont analysé les spectres proche infrarouge d’Uranus obtenus avec le NIRSPEC (Spectrographe proche infrarouge) sur le télescope Keck II.
« À partir de là, nous pouvons analyser la lumière – connue sous le nom de raies d’émission – de ces planètes, semblable à un code-barres », ont-ils expliqué.
« Dans le spectre infrarouge, les raies émises par une particule chargée connue sous le nom de H3+ La luminosité variera en fonction de la chaleur ou du froid de la particule et de la densité de cette couche de l’atmosphère. Par conséquent, les lignes agissent comme un thermomètre pour la planète.
Les observations de Keck II ont révélé des augmentations distinctes de H3+ densité dans l’atmosphère d’Uranus avec peu de changement de température, ce qui correspond à une ionisation provoquée par la présence d’une aurore infrarouge.
« Les températures de toutes les planètes géantes gazeuses, y compris Uranus, sont des centaines de degrés Kelvin/Celsius au-dessus de ce que prédisent les modèles si elles sont seulement réchauffées par le Soleil, nous laissant avec la grande question de savoir pourquoi ces planètes sont tellement plus chaudes que prévu ? dit Thomas.
“Une théorie suggère que l’aurore énergétique en est la cause, qui génère et pousse la chaleur de l’aurore vers l’équateur magnétique.”
“La majorité des exoplanètes découvertes jusqu’à présent appartiennent à la catégorie sub-Neptune et sont donc physiquement similaires à Neptune et Uranus en taille.”
“Cela peut également signifier des caractéristiques magnétiques et atmosphériques similaires.”
“En analysant l’aurore d’Uranus, qui est directement connectée au champ magnétique et à l’atmosphère de la planète, nous pouvons faire des prédictions sur les atmosphères et les champs magnétiques de ces mondes et donc sur leur adéquation à la vie.”
“Cet article est le point culminant de 30 années d’études aurorales sur Uranus, qui ont finalement révélé les aurores infrarouges et ouvert une nouvelle ère d’enquête sur les aurores boréales sur la planète.”
“Nos résultats continueront à élargir nos connaissances sur les aurores géantes de glace et à renforcer notre compréhension des champs magnétiques planétaires dans notre système solaire, sur les exoplanètes et même sur notre propre planète.”
Les résultats pourraient également donner aux scientifiques un aperçu d’un phénomène rare sur Terre, dans lequel les pôles nord et sud changent d’hémisphère, connu sous le nom d’inversion géomagnétique.
“Nous n’avons pas beaucoup d’études sur ce phénomène et nous ne savons donc pas quels effets cela aura sur les systèmes qui dépendent du champ magnétique terrestre, tels que les satellites, les communications et la navigation”, a déclaré Emma.
“Cependant, ce processus se produit chaque jour sur Uranus en raison du désalignement unique des axes de rotation et magnétiques.”
“La poursuite de l’étude des aurores d’Uranus fournira des données sur ce à quoi nous pouvons nous attendre lorsque la Terre présentera une future inversion des pôles et ce que cela signifiera pour son champ magnétique.”
Le résultats ont été publiés dans la revue Astronomie naturelle.
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EM Thomas et autres. Détection des aurores infrarouges à Uranus avec Keck-NIRSPEC. Nat Astron, publié en ligne le 23 octobre 2023 ; est ce que je: 10.1038/s41550-023-02096-5
