Le télescope spatial James-Webb capture des images spectaculaires des aurores de Jupiter

Jupiter, souvent qualifiée de reine des planètes en raison de sa taille colossale, ne déçoit pas lorsqu’il s’agit de spectacle cosmique. Récemment, les astronomes ont observé de gigantesques aurores permanentes illuminant ses pôles nord et sud. Invisibles à l’œil nu, ces phénomènes brillent dans des longueurs d’onde comme l’ultraviolet, l’infrarouge, et même, à certains moments, les rayons X.

Une lumière changeante à la seconde près

Depuis plusieurs années, les astronomes s’efforcent de percer les mystères de ces phénomènes lumineux extraordinaires de Jupiter. Le télescope spatial James-Webb (JWST) a récemment contribué à ces découvertes avec des observations réalisées le 25 décembre 2023, dévoilant des détails jamais observés auparavant. « C’était un véritable cadeau de Noël », s’émerveille Jonathan Nichols, astronome à l’université de Leicester. « Je suis resté sans voix. » 

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Les images obtenues ce jour-là ont révélé un comportement des aurores que les chercheurs ne soupçonnaient pas. L’équipe souhaitait mesurer la vitesse à laquelle les aurores évoluent, en s’attendant à des changements lents sur une quinzaine de minutes. À leur grande surprise, les aurores se sont révélées extrêmement dynamiques, scintillant et explosant en lumière avec des variations perceptibles presque à chaque seconde.

Ces fluctuations rapides suggèrent des processus énergétiques encore mal compris. Pour les capter, les scientifiques ont combiné les observations infrarouges du JWST avec celles du télescope spatial Hubble, qui observe dans l’ultraviolet, afin de mieux cerner les différentes composantes de ces phénomènes lumineux. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.

Des aurores d’origine multiple

Les aurores de Jupiter se forment de façon similaire à celles de la Terre. Des particules chargées sont capturées dans la magnétosphère de la planète, accélérées à de grandes vitesses, puis précipitées vers les pôles. Là, elles pénètrent dans l’atmosphère et provoquent des interactions ionisantes qui génèrent une lumière spectaculaire.

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Cependant, contrairement à la Terre où ces particules proviennent principalement du vent solaire, la principale source des aurores joviennes est interne. Elle provient de Io, l’une des lunes de Jupiter, connue pour son intense activité volcanique. Io éjecte en permanence du dioxyde de soufre, créant un énorme réservoir de particules autour de Jupiter qui alimente ses aurores.

L’une des molécules responsables de cette lueur infrarouge est le cation trihydrogène (H₃⁺), un ion composé de trois atomes d’hydrogène. Ces ions permettent aux scientifiques d’analyser le bilan énergétique des aurores. En analysant les données du JWST, Nichols et son équipe ont constaté une émission particulièrement brillante de H₃⁺, qu’ils ont mise en parallèle avec les données ultraviolettes de Hubble. Mais la combinaison des deux signaux s’est révélée étrange. « Pour obtenir cette intensité lumineuse simultanée, il faudrait que d’innombrables particules à très faible énergie bombardent l’atmosphère », explique M. Nichols. « C’est un peu comme une tempête de bruine au lieu d’un orage violent. Un phénomène que nous ne savons toujours pas expliquer. »

Une pièce de plus dans le puzzle jovien

Jupiter est connue pour ses comportements inhabituels, et ces découvertes ne font qu’ajouter à l’énigme. Néanmoins, chaque nouvelle donnée collectée représente une pièce supplémentaire du puzzle. Les résultats récents, bien qu’encore déconcertants, constituent une avancée importante dans la compréhension du fonctionnement interne de Jupiter et de son environnement magnétique.

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Les scientifiques espèrent que des travaux de modélisation futurs permettront d’expliquer ces caractéristiques encore mystérieuses. En attendant, les observations se poursuivent à différentes longueurs d’onde pour approfondir notre compréhension. L’un des avantages de l’étude de Jupiter est que ses aurores sont constamment actives. Il n’est pas nécessaire d’attendre un événement particulier pour les observer.

Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.