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Les astronomes utilisant le très grand réseau Karl G. Jansky de la National Science Foundation (VLA) ont effectué la première détection par radio-télescope, d’un objet de masse planétaire au-delà de notre système solaire. L’objet, environ une douzaine de fois plus massif que Jupiter, est une centrale électrique étonnamment forte et un «voyou», voyageant dans l’espace sans être accompagné d’une étoile parentale.

Un objet entre une planète et une naine brune

« Cet objet est juste à la frontière entre une planète et une naine brune, ou « étoile ratée », et nous réserve des surprises susceptibles de nous aider à comprendre les processus magnétiques sur les étoiles et les planètes », a déclaré Melodie Kao dans un communiqué, étudiante pendant ses études de troisième cycle à Caltech, et maintenant boursière post-doctoral à l’Arizona State University.

Les naines brunes sont des objets trop massifs pour être considérés comme des planètes, mais pas assez massives pour soutenir la fusion nucléaire de l’hydrogène dans leurs noyaux – le processus qui alimente les étoiles. Les théoriciens ont suggéré dans les années 1960 que de tels objets existeraient, mais le premier n’a été découvert qu’en 1995. À l’origine, on pensait qu’ils n’émettaient pas d’ondes radio, mais en 2001, une découverte inattendue a révélé une forte activité magnétique.

Des observations ultérieures ont montré que certaines naines brunes ont de fortes aurores, semblables à celles observées dans les planètes géantes de notre système solaire. Les aurores visibles sur Terre sont causées par le champ magnétique de notre planète qui interagit avec le vent solaire. Cependant, les naines brunes solitaires n’ont pas de vent solaire provenant d’une étoile proche pour produire ces aurores. La façon dont les aurores boréales sont causées par les naines brunes n’est pas claire, mais les scientifiques pensent qu’une planète ou une lune en orbite interagit avec le champ magnétique de la naine brune, comme ce qui se passe entre Jupiter et sa lune Io.

De nouvelles connaissances sur les champs magnétiques

L’étrange objet de la dernière étude, appelé SIMP J01365663 + 0933473, possède un champ magnétique plus de 200 fois plus puissant que celui de Jupiter. Il a été détecté à l’origine en 2016 en tant que l’une des cinq naines brunes que les scientifiques ont étudiées avec le VLA, pour acquérir de nouvelles connaissances sur les champs magnétiques, et les mécanismes par lesquels certains des objets les plus froids peuvent produire de fortes émissions radio. Les objets ayant la masse des naines brunes, sont notoirement difficiles à mesurer et, à l’époque, on pensait que l’objet était une vieille naine brune beaucoup plus massive.

L’année dernière, une équipe indépendante de scientifiques a découvert que le SIMP J01365663 + 0933473 faisait partie d’un très jeune groupe d’étoiles. Son jeune âge signifiait qu’il était en fait tellement moins massif qu’il pourrait s’agir d’une planète flottant librement – seulement 12,7 fois plus massive que Jupiter, avec un rayon 1,22 fois supérieur à celui de Jupiter. A 200 millions d’années et à 20 années-lumière de la Terre, l’objet a une température de surface d’environ 825 degrés Celsius. En comparaison, la température de surface du soleil est d’environ 5 500 degrés Celsius.

La différence entre une planète géante gazeuse et une naine brune reste très controversée chez les astronomes, mais les astronomes utilisent généralement la masse sous laquelle la fusion de deutérium cesse, appelée «limite de combustion du deutérium», environ 13 masses de Jupiter.

Simultanément, l’équipe de Caltech qui avait initialement détecté son émission radio en 2016 l’avait de nouveau observée dans une nouvelle étude à des fréquences radio encore plus élevées et avait confirmé que son champ magnétique était encore plus fort que ce qu’elle avait mesuré au départ. « Quand nous avons appris que SIMP J01365663 + 0933473 avait une masse proche de la limite de la combustion du deutérium, je venais de terminer l’analyse de ses dernières données du VLA », a déclaré Kao.

Pour mieux comprendre les planètes extrasolaires 

« Cet objet est passionnant parce que l’étude de ses mécanismes de dynamo-magnétique peut nous donner de nouvelles indications sur la manière dont le même type de mécanismes peut fonctionner dans des planètes extrasolaires – des planètes au-delà de notre système solaire. également dans les deux planètes gazeuses géantes et terrestres », a déclaré Kao.

« Détecter le SIMP J01365663 + 0933473 avec le VLA grâce à son émission radio aurorale signifie également que nous pourrions avoir une nouvelle façon de détecter les exoplanètes, y compris celles qui ne sont pas en orbite autour d’une étoile parentale », a déclaré Hallinan. Kao et Hallinan ont travaillé avec J. Sebastian Pineda, qui était également étudiant de troisième cycle à Caltech et qui est actuellement à l’Université du Colorado à Boulder, David Stevenson de Caltech et Adam Burgasser de l’Université de Californie à San Diego. Ils rapportent leurs résultats dans le journal astrophysique.

L’Observatoire national de radioastronomie est une installation de la National Science Foundation, exploitée dans le cadre d’un accord de coopération par Associated Universities, Inc.

Source : National Radio Astronomy Observatory

Référence : Melodie M. Kao, Gregg Hallinan, J. Sebastian Pineda, David Stevenson, Adam Burgasser. The Strongest Magnetic Fields on the Coolest Brown Dwarfs. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2018; 237 (2): 25 DOI: 10.3847/1538-4365/aac2d5