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Les énigmatiques fluctuations radio de Saturne peut-être élucidées

ActualitéClassé sous :Astronomie , saturne , Cassini

Alors que les émissions radio de toutes les planètes géantes gazeuses se synchronisent sur leur période de rotation, celles de Saturne présentent des fluctuations qui contrarient beaucoup les astrophysiciens. Mais ils pensent aujourd'hui tenir une explication...

Vue d'artiste du vent solaire agissant sur l'environnement de Saturne. Crédit CNRS

La mesure de la rotation de ces planètes ne peut s'effectuer de manière visuelle comme pour les planètes telluriques en raison de la nature de leur surface. On n'observe dans leur cas qu'un compromis entre rotation interne et vitesse des nuages qui en constitue l'aspect visible. Mais ces astres produisent aussi une émission radio aurorale générée par les électrons en mouvement dans le champ magnétique planétaire, lequel varie au rythme de la rotation de l'intérieur de la planète.

Dans le cas de Jupiter, le suivi de l'émission aurorale indique la vitesse de rotation interne avec une précision supérieure au millionième. Mais cette méthode appliquée à Saturne montre des différences énormes et a priori inexplicables. Les mesures radio des sondes Voyager (1980 et 1981) avaient conclu à une période de rotation de 10 h 39 mn 24 sec avec une précision de 7 secondes. Mais les actuelles sondes Ulysses (lancée en 1990 et orbitant autour du Soleil à 5,4 UA) et Cassini ont montré des fluctuations à l'échelle de plusieurs mois ou quelques années, atteignant 6 minutes en plus ou en moins, soit +/- 1 %. Rapportée à la durée du jour terrestre, cette variation serait de +/- 15 minutes.

Une telle instabilité est physiquement impossible. On imagine mal qu'une planète puisse aussi rapidement modifier sa vitesse de rotation sans aucun moyen de dissiper rapidement son mouvement angulaire.

Cette observation constituait une des préoccupations majeures des équipes travaillant sur les données de la mission Cassini. Elle affecte l'ensemble du modèle planétaire comportant la mesure des vents, de la structure interne de la planète, de son aplatissement, mais aussi de la détermination d'un système de longitude fiable permettant d'organiser les observations de l'astre sur le long terme.

Afin de mieux cerner les causes de ce comportement étrange, les astronomes se sont tournés vers l'étude des variations à plus court terme, soit de quelques jours, pour les corréler avec des phénomènes de durée comparable, ce qui présente moins de difficulté que des cycles de plusieurs mois. Ils ont ainsi développé une méthode d'observation leur offrant une précision supérieure à 1 % à l'échelle de 8 jours.

Le coupable est démasqué : c'est le Soleil

La période de variation des émissions radio de Saturne varie entre 20 et 30 jours, avec une amplitude supérieure à celle des variations à long terme. Cela suggère que ces dernières pourraient n'être qu'un résidu de la moyenne des variations à court terme.

Cette période de 20 à 30 jours est corrélée aux variations de la vitesse du vent solaire dans la région de Saturne, indépendamment de la pression ou de la densité. Cela démontre que cette vitesse des particules composant le vent solaire est bien le paramètre-clé qui contrôle les variations de l'émission radio de la planète.


Comparaison des émissions radio de Saturne (trait gras) avec la vitesse du vent solaire (trait mince) l'année précédant la mise en orbite de Cassini. Crédit CNRS/Lesia.
Comparaison des émissions radio de Saturne (trait gras) avec la pression du vent solaire (trait mince) l'année précédant la mise en orbite de Cassini. Crédit CNRS/Lesia.

Ces constatations devraient permettre de déterminer précisément la période de rotation interne de Saturne en retranchant des observations actuelles les variations dues au vent solaire, et cela grâce aux observations goniométriques transmises par l'instrument RPWS (Radio and Plasma Wave Science) de la sonde Cassini.

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