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Jan 07, 2024

Pour la première fois, des ceintures de radiation détectées en dehors de notre système solaire

Chuck Carter, Melodie Kao, Fondation Heising-Simons En vous abonnant, vous acceptez

Chuck Carter, Melodie Kao, Fondation Heising-Simons

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Les astronomes ont découvert pour la première fois la preuve d'une ceinture de rayonnement en dehors de notre système solaire.

Les ceintures de radiation ont été repérées autour de LSR J1835+3259, une naine ultrafroide (étoile de faible masse) située à 18 années-lumière de la Terre.

Les images haute résolution obtenues avec un large éventail de paraboles radio ont révélé des "émissions radio persistantes et intenses" de cet objet stellaire.

Les images ont révélé un nuage de particules à haute énergie piégées dans le champ magnétique de l'objet.

"Nous imaginons en fait la magnétosphère de notre cible en observant le plasma radio-émetteur - sa ceinture de rayonnement - dans la magnétosphère. Cela n'a jamais été fait auparavant pour quelque chose de la taille d'une planète géante gazeuse en dehors de notre système solaire", a déclaré Melodie Kao, boursier postdoctoral à l'Université de Californie à Santa Cruz et premier auteur de cette étude, dans un communiqué officiel.

Une magnétosphère est la région dominée par le champ magnétique entourant un objet céleste, où les particules chargées sont piégées.

Notre planète possède également des nuages ​​géants de ceintures de rayonnement en forme de beignets appelés les ceintures de Van Allen, qui piègent les particules à haute énergie du Soleil. D'autres grandes planètes de notre système solaire, comme la géante gazeuse Jupiter, possèdent également des ceintures de rayonnement qui captent les électrons énergétiques émis par la lune volcanique Io.

Les ceintures de radiation nouvellement identifiées sont similaires aux ceintures de radiation de Jupiter. Comparées côte à côte, les ceintures de cet objet sont "10 millions de fois plus brillantes" que celles de Jupiter.

Selon l'étude, la naine ultrafroide chevauche la frontière entre les étoiles de faible masse et les naines brunes massives.

Comprendre les ceintures de rayonnement peut souvent donner un aperçu de la forme du champ magnétique et de la structure intérieure d'un objet cosmique.

Par exemple, l'intérieur de la Terre est suffisamment chaud pour contenir des fluides conducteurs d'électricité, ce qui facilite la génération de son champ magnétique puissant, soutenant ainsi la vie sur la planète.

Dans le cas de Jupiter, l'hydrogène métallique liquide génère un champ magnétique. Selon Kao, l'hydrogène métallique à l'intérieur des naines brunes pourrait éventuellement entraîner la génération de champs magnétiques.

Cependant, l'équipe a eu du mal à déterminer la force et la forme des champs magnétiques dans cet objet étudié. Ces deux facteurs sont essentiels pour déterminer l'habitabilité de la planète.

"Il s'agit d'une première étape cruciale pour trouver de nombreux autres objets de ce type et perfectionner nos compétences pour rechercher des magnétosphères de plus en plus petites, nous permettant finalement d'étudier celles de planètes potentiellement habitables de la taille de la Terre", a déclaré le co-auteur Evgenya Shkolnik de l'Arizona State. University, qui étudie les champs magnétiques depuis des années.

Cet objet céleste a été examiné de près à l'aide d'un réseau de 39 antennes paraboliques s'étendant d'Hawaï à l'Allemagne, agissant comme un grand radiotélescope.

Le réseau d'antennes paraboliques est coordonné par le NRAO aux États-Unis et le radiotélescope Effelsberg exploité par l'Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.

Résumé de l'étude :

Les ceintures de rayonnement sont présentes dans toutes les magnétosphères planétaires à grande échelle du système solaire : Terre, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune1. Ces zones équatoriales persistantes de particules relativistes jusqu'à des dizaines de MeV en énergie peuvent s'étendre sur plus de 10 fois le rayon de la planète, émettre des émissions radio variant progressivement2–4 et avoir un impact sur la chimie de surface des lunes proches5. Des observations récentes démontrent que les étoiles de très faible masse et les naines brunes, connues collectivement sous le nom de naines ultrafroides, peuvent produire des émissions radio de type planétaire telles que des aurores éclatantes périodiquement6–8 à partir de courants magnétosphériques à grande échelle9–11. Ils présentent également des émissions radio au repos à variation lente7, 12, 13 supposées tracer un évasement coronal de bas niveau 14, 15 malgré l'écart avec les relations empiriques d'évasement à plusieurs longueurs d'onde 8, 15. Nous présentons ici une imagerie haute résolution du LSR nain ultracool J1835 + 3259 à 8,4 GHz démontrant que son émission radio au repos est résolue dans l'espace et trace une structure à double lobe et axisymétrique similaire en morphologie aux ceintures de rayonnement joviennes. Jusqu'à 18 rayons nains ultrafroids séparent les deux lobes, qui sont présents de manière stable dans trois observations s'étalant sur plus d'un an. Pour le plasma confiné par le dipôle magnétique du LSR J1835+3259, nous estimons des énergies d'électrons de 15 MeV compatibles avec les ceintures de rayonnement de Jupiter4. Nos résultats confirment les prédictions récentes des ceintures de rayonnement aux deux extrémités de la séquence de masse stellaire8,16-19 et soutiennent un réexamen plus large des dipôles magnétiques rotatifs dans la production d'émissions radio non thermiques au repos à partir de naines brunes7, de naines M entièrement convectives20 et d'étoiles massives18 ,21