Hubble Détecte la magnétosphère et le champ magnétique d'une exoplanète

Résultat scientifique Univers

Un champ magnétique planétaire est un paramètre physique important définissant l'évolution et l'habitabilité d'un environnement planétaire. Par exemple, la magnétosphère terrestre protège notre atmosphère de l'érosion par le vent solaire émis par le Soleil et protège la vie à la surface. Tous les corps planétaires du système solaire n'ont pas de magnétosphères intrinsèques, tandis que la présence de magnétosphères sur les exoplanètes, bien qu'examinée avec des observations d'émissions radio, a jusqu'à présent échappé à la détection.

À l'aide des observations du télescope spatial Hubble (HST) de l'ESA/NASA, une nouvelle étude, à paraître dans Nature Astronomy, rapporte la première détection sans ambiguïté d'une magnétosphère sur l'exoplanète HAT-P-11b, une planète de type Neptune. La détection et la caractérisation du champ magnétique planétaire sont réalisées en suivant les atomes de carbone ionisés formés dans l'atmosphère de la planète. Lorsque ces ions s'échappent de l'atmosphère, ils sont capturés par le champ magnétique et leur détection à de grandes distances de la planète trace les propriétés du champ magnétique. Pour accomplir cette tâche, l'équipe de recherche internationale a simulé en détail la formation physique et chimique et l'évolution de ces ions de l'atmosphère profonde à l'environnement étendu entre l'exoplanète et son étoile hôte utilisant une combinaison de modèles de pointe développés en France (IAP, CEA, GSMA) et internationalement. Les observations ont été obtenues grâce au programme de recherche HST/PanCET dédié à la caractérisation des atmosphères des exoplanètes.

L'analyse des mesures HST suggère également que l'exoplanète a une métallicité beaucoup plus faible (une mesure du nombre d'atomes plus lourds que l'hydrogène présents dans la planète) que prévu par les modèles théoriques, en accord avec d'autres études indépendantes. Ce résultat est significatif, car il ajoute du crédit à la conclusion que HAT-P-11b a probablement vraiment une métallicité inférieure à celle attendue. Cela signifie que les modèles de formation des exoplanètes peuvent être inexacts, ce qui suggère que des travaux supplémentaires doivent être effectués pour affiner les théories actuelles sur la formation et l’évolution de certaines exoplanètes.

En mesurant la métallicité atmosphérique et en détectant simultanément le champ magnétique planétaire, cette étude fournit également - pour la première fois - un pont entre deux sujets de la science planétaire qui ne sont généralement pas connectés : la physique de l’intérieur des planètes et la météorologie spatiale (l'étude d'une magnétosphère planétaire).

Structure de la magnétosphère d’une exoplanète. Le vent stellaire arrive coté gauche et compresse les lignes du champ magnétique. L’échappement polaire de plasma planétaire remplit la queue magnétique (coté droit) que Hubble a réussi à détecter.© IAP

Contact

Lotfi Ben-Jaffel
Institut d’Astrophysique de Paris (IAP)