L'exo-Neptune HAT-P-11 b pourrait ressembler à cela. Une géante de glace gravitant en seulement 5 jours autour de son étoile. © Nasa Exoplanet Exploration
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Le premier champ magnétique d'une exoplanète découvert grâce à Hubble

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Première mise en évidence d'un champ magnétique produit par une exoplanète, avec l'aide d'Hubble. À quand la première détection autour d'une exoterre ?

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[EN VIDÉO] Le premier signal radio issu d’une exoplanète  Des chercheurs de l’université Cornell (États-Unis) ont enregistré ce qui ressemble à un signal radio issu d’une exoplanète située à environ 50 années-lumière de notre Terre, Tau Bootis Ab. La signature, nous disent-ils, de son champ magnétique. La promesse de disposer désormais d’un nouvel outil pour étudier les planètes situées en dehors de notre Système solaire. @ Ryan MacDonald, Institut Carl Sagan, Université Cornell 

Un champ magnétique 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 et préserve ainsi la vie à sa surface. Tous les corps du Système solaire n'ont pas de magnétosphères intrinsèques, tandis que leur présence 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, une nouvelle étude publiée dans Nature Astronomy rapporte la première détection sans ambiguïté d'une magnétosphère pour l'exoplanète HAT-P-11b, une planète gazeuse de type Neptune découverte en 2008 (123 années-lumière du Système solaire).

Comment détecter le champ magnétique d’une planète lointaine ?

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.

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

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.

Les modèles de formation des exoplanètes peuvent être inexacts

L'analyse des mesures d'Hubble 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 (26,7 fois la masse de la Terre) 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).

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