Crédit :Chuck Carter, NRAO/AUI/NSF
Les astronomes utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation ont réalisé la première détection par radiotélescope d'un objet de masse planétaire au-delà de notre système solaire. L'object, environ une douzaine de fois plus massive que Jupiter, est une centrale magnétique étonnamment puissante et un "voyou, " voyageant dans l'espace sans être accompagné d'une étoile parente.
"Cet objet est juste à la frontière entre une planète et une naine brune, ou 'étoile ratée, ' et nous réserve des surprises qui peuvent potentiellement nous aider à comprendre les processus magnétiques sur les étoiles et les planètes, " a déclaré Mélodie Kao, qui a dirigé cette étude alors qu'il était étudiant diplômé à Caltech, et est maintenant chercheur postdoctoral Hubble à l'Arizona State University.
Les naines brunes sont des objets trop massifs pour être considérés comme des planètes, mais pas assez massif pour maintenir 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. On pensait à l'origine qu'ils n'émettaient pas d'ondes radio, mais en 2001, une découverte VLA de torchage radio dans l'un d'eux a révélé une forte activité magnétique.
Des observations ultérieures ont montré que certaines naines brunes ont de fortes aurores, similaires à celles observées sur les planètes géantes de notre propre système solaire. Les aurores observées sur Terre sont causées par l'interaction du champ magnétique de notre planète avec le vent solaire. Cependant, les naines brunes solitaires n'ont pas le vent solaire d'une étoile proche avec laquelle interagir. On ne sait pas comment les aurores sont causées chez les naines brunes, mais les scientifiques pensent qu'une possibilité est une planète ou une lune en orbite interagissant avec le champ magnétique de la naine brune, comme ce qui se passe entre Jupiter et sa lune Io.
L'objet étrange dans la dernière étude, appelé SIMP J01365663+0933473, a un champ magnétique plus de 200 fois plus fort que celui de Jupiter. L'objet a été initialement détecté en 2016 comme 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 masses des naines brunes sont notoirement difficiles à mesurer, et à l'époque, l'objet a été pensé pour être une naine brune ancienne et beaucoup plus massive.
L'année dernière, une équipe indépendante de scientifiques a découvert que SIMP J01365663+0933473 faisait partie d'un très jeune groupe d'étoiles. Son jeune âge signifiait qu'elle était en fait tellement moins massive qu'elle pourrait être une planète flottant librement - seulement 12,7 fois plus massive que Jupiter, avec un rayon 1,22 fois 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, ou plus de 1500 degrés Farenheit. Par 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 vivement débattue parmi les astronomes, mais une règle empirique que les astronomes utilisent est la masse en dessous de laquelle la fusion du deutérium cesse, connue sous le nom de « limite de combustion du deutérium », environ 13 masses de Jupiter.
Simultanément, l'équipe Caltech qui a initialement détecté son émission radio en 2016 l'avait à nouveau observée dans une nouvelle étude à des fréquences radio encore plus élevées et a confirmé que son champ magnétique était encore plus fort que celui mesuré initialement.
"Quand il a été annoncé que SIMP J01365663+0933473 avait une masse proche de la limite de combustion du deutérium, Je venais de finir d'analyser ses dernières données VLA, " dit Kao.
Les observations VLA ont fourni à la fois la première détection radio et la première mesure du champ magnétique d'un éventuel objet de masse planétaire au-delà de notre système solaire.
Un champ magnétique aussi fort "présente d'énormes défis à notre compréhension du mécanisme de dynamo qui produit les champs magnétiques dans les naines brunes et les exoplanètes et aide à conduire les aurores que nous voyons, " a déclaré Gregg Hallinan, de Caltech.
"Cet objet particulier est passionnant parce que l'étude de ses mécanismes de dynamo magnétique peut nous donner de nouvelles informations sur la façon dont le même type de mécanismes peut fonctionner dans des planètes extrasolaires - des planètes au-delà de notre système solaire. Nous pensons que ces mécanismes peuvent fonctionner non seulement dans les naines brunes, mais aussi dans les planètes géantes gazeuses et terrestres, " dit Kao.
"Détecter SIMP J01365663+0933473 avec le VLA via son émission radio aurorale signifie également que nous pourrions avoir une nouvelle façon de détecter les exoplanètes, y compris les insaisissables voyous qui n'orbitent pas autour d'une étoile mère, " a déclaré Hallinan.