Une source d'énergie inattendue pour les aurores de Jupiter



Une nouvelle étude publiée dans la revue scientifique Nature(1) et à laquelle a participé Bertrand Bonfond, chercheur au sein de l’Unité de Recherche STAR de l’ULiège, vient remettre en question les mécanismes responsables des émissions aurorales sur Jupiter.  Les aurores joviennes, plus puissantes que les aurores terrestres, sont, contrairement à ce que l’on pensait, essentiellement issues de processus aléatoires.
 
Depuis sa mise en orbite autour de Jupiter, en juillet 2016, la sonde Juno (NASA) a déjà livré de nombreuses données inédites au groupe international de chercheurs qui encadrent la mission. Bertrand Bonfond, chercheur post-doc au Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire (Unité de Recherche STAR) et ses collègues de l’ULiège s’intéressent plus particulièrement aux aurores polaires observées sur la plus grosse planète de notre système solaire.
 
Les aurores sont le résultat de l'impact de particules énergétiques en provenance du voisinage d'une planète dans l'atmosphère de celle-ci. Ces particules, chargées électriquement,  sont guidées par le champ magnétique de la planète et se concentrent aux pôles, d'où le terme aurores polaires. Sur Terre, il y a deux familles de processus qui accélèrent les particules, des processus stationnaires, impliqués dans les aurores les plus brillantes  et des processus aléatoires, associés à des émissions variables et moins brillantes. "La sonde Juno est vraiment parfaite pour étudier les aurores. On peut à la fois mesurer directement les particules accélérées vers la planète, et prendre des images de l'aurore là ou elles impactent l'atmosphère grâce à la caméra UV. Celle-ci, nommée Juno-UVS, a été partiellement conçue à Liège."
 
Les émissions aurorales de Jupiter sont beaucoup plus puissantes et brillantes que celles de la Terre et l’équipe internationale de chercheurs était convaincue qu’elles ne pouvaient être générées que par des processus similaires aux fortes émissions aurorales de la Terre, des processus stationnaires. Or, les nouvelles observations faites par la sonde Juno suggèrent que ce n'est pas le cas. Les aurores joviennes sont en fait essentiellement gouvernées par des processus aléatoires.
 
« Avec Juno nous recherchions des signatures de processus stationnaires et on en a trouvé quelques-unes. Mais même à ces endroits-là, ce sont les processus aléatoires qui dominent », souligne Bertrand Bonfond.  Ces résultats fournissent un aperçu de la façon dont les différentes planètes interagissent électromagnétiquement avec leurs environnements spatiaux. Avec cette découverte, nous savons désormais que les aurores polaires présentes sur deux planètes d’un même système peuvent se former de façons complètement différentes. La prochaine étape sera de comprendre comment ces processus aléatoires fonctionnent sur Jupiter. La mission Juno, dont la fin est prévue aux alentours de 2021, pourrait bien nous apporter des nouvelles surprises dans les mois et les années à venir.
 
L’étude des aurores polaires joviennes est depuis plus de 25 ans une des spécialités des chercheurs du Laboratoire de Physique atmosphérique et planétaire (LPAP), aujourd’hui membre de l’unité de recherche STAR (Space sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute) de l’Université de Liège. Une grande partie de ces recherches a été financée par le Service public de programmation de la Politique scientifique fédérale (BelSPO) via le programme ESA-PRODEX.

Illustration

AuroreJupiter-Bonfond

Vue d'artiste des aurores boréales de Jupiter vues par la sonde Juno. Les aurores polaires représentées ici en bleu, sont en réalité observées dans l'ultraviolet et sont donc invisibles à l’œil nu. La forme des aurores a été reconstituée à partir des observations prises le 11 décembre 2016 par l’instrument Juno-UVS. La carte de la surface de Jupiter provient d'observations    acquises    en    2015    par    le    Télescope    Spatial    Hubble. (https://svs.gsfc.nasa.gov/12021).

Publication Nature

Mauk et al, Discrete and broadband electron acceleration in Jupiter’s powerful aurora, Nature, 23648, 6 september 2017. http://dx.doi.org/10.1038/nature23648

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