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Ibex révèle l'énigme de l’excès d'oxygène dans le Système solaire

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L'héliosphère du Soleil nous protège des rayons cosmiques traversant le milieuinterstellaire. Mais seulement partiellement :une partie parvient au voisinage de la Terre sous forme d'atomes neutres. Ibex a pu analyser ces atomes dont la composition s'est révélée différente de la matière de notre Système solaire. Voilà des indices pour reconstituer l'histoire lointaine du Soleil et de ses planètes.

Un montage montrant une image d'artiste d'Ibex, la voûte céleste avec une croix indiquant d'où semblent venir les atomes neutres du vent apparent de matière du MI. En bas à gauche, une carte montre les intensités du flux d'atomes neutres. Les plus élevées sont en rouge. © Nasa/GSFC/Hubble/SwRI/CI Lab

Lancée en 2008, la mission Ibex (Interstellar Boundary Explorer) a fourni des informations sur l'héliosphère, au-delà de la région du choc terminal, complémentaires de celles récoltées par les missions Voyager. On aimerait, en effet, mieux connaître cette lointaine région de la magnétosphère du Soleil. Là, le vent et le champ magnétique solaires rencontrent le milieu interstellaire et ses rayons cosmiques. Beaucoup sont arrêtés mais une partie de ce flux parvient sur Terre. Connaître les variations de ce bombardement pourrait peut-être donner des clés pour comprendre les changements de climat de notre planète.

On connaît relativement peu de choses sur l'héliosphère. La forme qu'elle prend est même un sujet de discussions. On peut s'en faire une idée en regardant les astrosphères que creusent, par exemple, les autres étoiles proches dans le milieu interstellaire (MI).


Dans le visible, on repère l'équivalent de l'héliosphère de notre Soleil autour de plusieurs étoiles proches comme LL Orionis vue par Hubble en haut à gauche. Ce sont des astrosphères, des bulles magnétiques de vents stellaires séparant l'étoile et son environnement du milieu interstellaire. © Nasa, Esa, JPL-Caltech-GSFC, SwRI

La sonde (Ibex) donne des renseignements sur l'héliosphère en mesurant un flux d'atomes neutres bien particuliers. Il s'agit en quelque sorte d'une partie du vent résultant du mouvement du Système solaire à travers le MI, en orbite autour des régions centrales de la Voie lactée. Ces atomes neutres ne sont pas déviés par le champ magnétique du Soleil et peuvent donc rejoindre les environs de la Terre. Ils semblent alors venir d'une région bien définie de la voûte céleste et avec un spectre en énergie qui permet de dire qu'ils proviennent bien du MI. En mesurant sa composition, on doit pouvoir en déduire celle du MI local.

Un excès d'oxygène qui intrigue les cosmochimistes

Ibex a mesuré ce flux en 2009 et 2010, ce qui a conduit à plusieurs découvertes dont certaines viennent d'être révélées dans quatre articles publiés dans l'Astrophysics Journal du 31 janvier 2012.


Une vidéo de présentation de la découverte d'Ibex. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur « cc » pour que s'affichent d'abord des sous-titres en anglais si ceux-ci n'apparaissent pas déjà. En passant simplement la souris sur « cc », apparaîtra « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français » puis « ok ». © Nasa/Goddard Scientific Visualization Studio/YouTube 

La découverte probablement la plus intéressante concerne les abondances d'atomes de néon et d'oxygène dans le flux d'atomes interstellaires d'une part et celles dans la matière du Système solaire d'autre part. Les cosmochimistes ont ainsi découvert que s'il y a en moyenne 111 atomes d'oxygène pour 20 atomes de néon dans le Système solaire, il n'y en a que 74 pour 20 dans le vent issu du MI.

Cela peut signifier deux choses.

La première est que la nébuleuse protosolaire s'est formée dans une région de la Voie lactée, il y a au moins 4,5 milliards d'années, plus riche en oxygène que la Bulle locale entourant actuellement notre Soleil. Si tel est bien le cas, c'est une information importante pour retracer l'histoire du périple de notre Système solaire dans la Galaxie depuis plusieurs milliards d'années. Cela montrerait aussi que la composition chimique de la Voie lactée n'est pas homogène, ce dont on pouvait se douter puisqu'a été mise en évidence une histoire chimique de la Galaxie, influencée par la nucléosynthèse stellaire et les explosions de supernovae.

La seconde explication, à l'inverse, est qu'une partie non négligeable de l'oxygène du MI local ne se trouve pas sous la forme d'atomes libres mais dans des poussières et des glaces. Dans ce cas, depuis sa formation, notre Soleil n'aurait pas quitté une région de la Galaxie plutôt chimiquement homogène.

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