Grâce à la contribution du James Webb Space Telescope, la NASA vient d’ajouter une nouvelle observation étonnante à son cabinet de curiosités astronomiques. Une équipe d’astronomes a repéré une étoile avortée qui présente une étrange zone lumineuse comparable à une aurore, alors qu’elle est située dans une région où un tel phénomène ne devrait pas exister en théorie.
Sur Terre, les aurores apparaissent lorsque des particules chargées originaires du Soleil sont capturées par magnétosphère de la planète. Elles sont canalisées par les lignes du champ magnétique, puis entrent en collision avec les molécules de l’atmosphère, générant ainsi de superbes panaches de lumière colorée.
Ce phénomène n’existe pas seulement sur la Planète bleue. Les astronomes en ont aussi observé autour d’autres planètes comme Jupiter. Même si cette dernière est plus éloignée de notre étoile et donc moins exposée au vent solaire, elle bénéficie de la contribution d’Io, un de ses satellites qui est le théâtre d’une activité volcanique intense. Le matériel expulsé par ces panaches volcaniques est ionisé par les radiations intenses de Jupiter, et contribue donc à générer des aurores lorsqu’il est capturé par la magnétosphère de cette dernière.
Une naine brune solitaire qui nargue les chercheurs
Ces mécanismes sont assez différents, mais ils suivent globalement la même recette. Pour générer une aurore, il faut un champ magnétique intense et un zeste de particules chargées produites par un autre corps céleste à proximité. Ou du moins, c’est ce que les astronomes pensaient jusqu’à ce qu’ils se penchent sur cette fameuse naine brune. Il se trouve qu’elle dérive en solitaire, à bonne distance des autres planètes et étoiles. Par conséquent, il n’y a aucune source d’énergie évidente à proximité qui pourrait expliquer ces aurores.
Cette incohérence surprenante est apparue lors d’une campagne d’observation qui s’annonçait pourtant assez ordinaire, pendant laquelle le Webb s’est intéressé à 12 naines brunes. Les premiers éléments curieux ont émergé quand les astronomes ont constaté que deux d’entre elles, W2220 et W1935, étaient quasiment des clones parfaits en termes de luminosité, de composition chimique et de température moyenne.
En regardant de plus près, l’équipe a cependant trouvé une différence, et pas des moindres. Ces naines brunes sont généralement très riches en méthane, qui a tendance à absorber la lumière infrarouge. Or, chez W1935, c’était tout l’inverse : ce gaz émettait de la lumière, contrairement à ce que prévoient tous les modèles qui décrivent les naines brunes.
« Au lieu d’une absorption de lumière, nous avons observé l’inverse : le méthane de W1935 brillait », explique Jackie Faherty, astronome au musée d’histoire naturelle de New York. « Ma première réaction, ça a été de me dire… “Pardon ?!” Comment peut-on avoir une émission de lumière depuis cet objet ? », raconte-t-elle.
Et lorsque son équipe a comparé W1935 et W2220 pour tenter de répondre à cette question, le mystère s’est encore épaissi. Les chercheurs ont observé que la répartition de la température ne collait pas du tout aux prévisions. Au lieu d’être plus chaude au centre et froide en périphérie, W1935 était de plus en plus chaude au fur et à mesure que l’altitude augmentait.
« Cette inversion est vraiment déroutante », explique Ben Burningham, co-auteur de l’étude. « On a déjà vu ce genre de phénomène sur des planètes proches d’une étoile qui peut réchauffer l’atmosphère, mais sur un objet sans source de chaleur externe… c’est fou », souffle-t-il.
Une nouvelle mission pour le James Webb
Pour tenter d’y voir plus clair, l’équipe a cherché des indices dans notre voisinage cosmique, car ce genre d’inversion est relativement courant chez les géantes gazeuses comme Saturne et Jupiter. L’origine de ce phénomène n’est pas encore tout à fait claire. Mais l’hypothèse la plus convaincante suggère qu’il est en partie dû à ces fameuses aurores, qui peuvent surchauffer l’atmosphère externe.
Par analogie, les chercheurs en ont déduit que ce même mécanisme était probablement la cause de cette particularité thermique de W1935. En revanche, ils restent toujours aussi perplexes sur l’origine de cette aurore. Ils prévoient donc de retourner observer la naine brune à l’aide du JWST, en espérant découvrir de nouveaux mécanismes qui permettront d’affiner les modèles cosmologiques.
« Avec W1935, nous avons désormais une extension spectaculaire d’un phénomène du système solaire, mais sans irradiation stellaire pour faciliter l’explication », conclut Faherty. « Avec le JWST, nous pourrons vraiment “ouvrir le capot” pour voir à quel point les aurores sont similaires ou différentes en dehors du système solaire ».
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