Africa-Press – Djibouti. Les naines brunes sont définies comme une catégorie d’astre intermédiaire entre une planète géante gazeuse et une petite étoile: en effet, d’une masse typique d’au moins une dizaine de fois celle de Jupiter, ces corps sont trop massifs pour être des planètes, mais pas assez pour devenir des étoiles actives – c’est-à-dire effectuant la fusion thermonucléaire de l’hydrogène léger en hélium qui permet de les illuminer. En ce sens, elles correspondent, par analogie, aux planètes naines, dont les caractéristiques physiques (masse et taille) les situent entre un astéroïde et une planète tellurique comme Mercure.
Une étude récente, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics et dirigée par des astronomes du Trinity College Dublin (Irlande) au sein d’une vaste collaboration internationale, a effectué les premières mesures d’activité atmosphérique sur la naine brune SIMP-0136. Cette dernière est située à presque 20 années-lumière de la Terre, relativement jeune (200 millions d’années), grande comme 1,20 fois le rayon de Jupiter et définie par une faible masse (équivalente à 15 fois celle de la planète jovienne). Ceci en fait une candidate idéale pour la caractérisation directe des atmosphères du fait de son jeune âge car les jeunes corps célestes émettent davantage de rayonnement thermique, rendant plus facile l’analyse de l’atmosphère dans le milieu infrarouge. En outre, cette étude atmosphérique est optimale pour élargir le champ de connaissances sur la population des mondes extrasolaires d’après l’article de recherche, désignant tout astre situé en dehors du Système solaire.
Une naine brune avec une activité atmosphérique variable
L’observation de SIMP-0136 a été permise par le télescope James Webb via la méthode de la spectroscopie, permettant en outre de détecter des molécules dans l’atmosphère, notamment dans le domaine infrarouge du spectre électromagnétique. Par ailleurs, l’observation dans le domaine radio révèle l’activité variable de la couche gazeuse de la naine brune durant une rotation et apporte un complément de données sur la variabilité: « Les différentes longueurs d’onde de la lumière sont reliées à des caractéristiques atmosphériques diverses. De la même façon qu’on observe des changements de couleur à la surface de la Terre, les changements de couleur de SIMP-0136 sont générés par des variations des propriétés de l’atmosphère », comme l’explique Evert Nasedkin, chercheur postdoctoral à l’école de Physique du Trinity College de Dublin et auteur principal de l’étude astrophysique dans un communiqué.
Les variations enregistrées, comme la température de surface (s’étendant de 970°C à 975°C), seraient principalement liées au changement de brillance à la surface de la naine brune, qui est elle-même causée par la couverture nuageuse fluctuante (faite de silicates et de fer), la répartition de la chaleur ambiante à la surface planétaire, la composition chimique et la présence d’aurores boréales dans la haute atmosphère.
Des aurores qui chauffent la haute atmosphère
Le caractère inédit de ces multiples observations réside non seulement dans la toute première détection d’une variabilité de l’atmosphère, mais aussi dans la découverte supposée d’aurores boréales, similaires à celles de la Terre ou de Jupiter, dans la stratosphère de l’astre brun. L’activité aurorale s’avère très forte, à tel point qu’elle engendre une augmentation de la haute atmosphère de 27 °C. Il s’agit d’un phénomène d’inversion de température, fréquemment rencontrée dans les atmosphères, où la température est supposée diminuée avec l’altitude.
Cependant, la génération d’aurores boréales semble être l’hypothèse prédominante quant à cette hausse de température en raison d’une probable précipitation d’électrons cosmiques ou d’autres sources de chaleur. La mise en évidence de cette variabilité permet d’élaborer les premières étapes de la visualisation 3D des atmosphères substellaires, à savoir tout corps de même nature qu’une naine brune – offrant l’avantage d’identifier des taches et des bandes gazeuses, également visibles sur Jupiter avec la grande tache rouge et autres tempêtes gargantuesques.
Des données supplémentaires seront nécessaires pour étudier plus en profondeur la dynamique atmosphérique de SIMP-0136 et détailler davantage les phénomènes météorologiques grâce à de futures installations, comme l’affirme Evert Nasedkin: « Comprendre ces phénomènes météorologiques sera crucial pendant que nous continuons à découvrir et caractériser les exoplanètes dans le futur. Même si ces types d’observations de variabilité spectroscopiques sont pour l’heure limités aux naines brunes isolées comme celle-ci, de futures observations avec le Télescope extrêmement large (ELT) et l’Observatoire des mondes habitables (HWO) permettront l’étude de la dynamique atmosphérique des exoplanètes, allant des géantes gazeuses comme Jupiter aux planètes rocheuses. »
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