Astronomie:Les lacets magnétiques du Soleil et autres nouvelles de l’espace

 

Cette semaine, la sonde Parker Solar Probe lève le voile sur quelques mystères de notre étoile. On a aussi retrouvé l’atterrisseur indien Vikram sur la Lune, repéré une planète géante autour d’une naine blanche et dessiné des trous noirs.

Le voile se lève sur les mystères du Soleil

La sonde Parker Solar Probe a décollé de Cap Canaveral en août 2018, direction le Soleil. Elle a mis plusieurs mois à se rapprocher de sa cible en resserrant progressivement ses orbites elliptiques, jusqu’à se retrouver deux fois plus proche du Soleil que Mercure… soit 24 millions de kilomètres, contre 58 millions pour la première des planètes. Là, Parker Solar Probe (PSP pour les intimes) a effectué ses premières mesures. Son objectif : comprendre pourquoi la température de la couronne solaire – la partie externe de son atmosphère – dépasse un million de degrés, alors que la surface du Soleil n’atteint «que» les 5 500 degrés. Quel mécanisme chauffe la couronne ? Quelle est la source du vent solaire et comment accélère-t-il ? Quelle est la dynamique des champs magnétiques autour du Soleil ?

 

Vue d’artiste de la sonde Parker Solar Probe, qui étudie le Soleil depuis 2018. Image Nasa

Les premières découvertes tirées des mesures de PSP viennent d’être publiées dans Nature, en quatre études, et elles sont pleines de surprises. D’abord, les astrophysiciens ont découvert dans les vibrations du champ magnétique «comme des vagues scélérates dans l’océan», selon les mots de Justin C. Kasper, responsable scientifique de l’un des instruments de la sonde. Inattendues et soudaines, ces vagues magnétiques montent à 480 000 kilomètres/heure en un rien de temps, et durent de quelques secondes à quelques minutes. Elles sont si puissantes qu’elles peuvent inverser la direction du champ magnétique, lui imposer des demi-tours qui forment au final un chemin en lacet, comme une route de montagne. Puis on revient au vent solaire normal comme si de rien n’était. Ravi par cette découverte, Kasper estime que c’est peut-être une clé pour comprendre l’échauffement de la couronne solaire.

 

Parker Solar Probe montre également avec certitude que le vent solaire «lent», celui qui va à 1 million de km/h environ, provient des trous coronaux près de l’équateur, des zones plus sombres et plus froides du Soleil ou les champs magnétiques s’échappent vers l’extérieur et ne semblent pas retomber en arche sur la surface.

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AUTRES NOUVELLES DE L’ESPACE

 

On a retrouvé Vikram, l’atterrisseur lunaire indien

Trois mois après l’alunissage raté de la mission Chandrayaan-2, on a enfin repéré l’endroit où s’est crashé l’atterrisseur Vikram, près du pôle Sud de notre satellite naturel. L’Inde devait devenir, avec cette mission, le quatrième pays à se poser en douceur sur la Lune – après la Russie, les Etats-Unis et la Chine. Mais le 6 septembre, au cours de sa descente vers la surface lunaire, l’engin baptisé a cessé d’émettre. On n’a plus jamais eu de ses nouvelles.

 

L’agence spatiale indienne, l’Isro, a rapidement annoncé qu’elle avait «localisé» Vikram près de son lieu d’atterrissage visé, grâce à la caméra thermique d’une sonde restée en orbite lunaire. Mais sans dévoiler d’image pour confirmer ses dires. De son côté, la Nasa a mobilisé son satellite LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) pour chercher des traces du crash. Sans résultat au début : les marques d’impact étaient peut-être cachées dans les cratères ombragés… Mais un ingénieur indien, passionné par le destin de Vikram, n’a pas lâché l’affaire. Il a continué d’examiner à la loupe les photos prises par LRO avant et après le crash, librement mises à disposition par la Nasa… et il a fini par gagner au jeu des sept différences.

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LIENS TWITTER

«Ceci pourrait être le lieu du crash», envoie-t-il à la Nasa et à l’Isro sur Twitter, avec des coordonnées lunaires et des photos de ses trouvailles, où il encadre en rouge les lieux suspects. Quelques jours plus tard, l’équipe de la Nasa enquête et confirme la découverte de l’amateur Shanmuga Subramanian. Les débris de l’atterrisseur sont minuscules sur les photos (1 ou 2 pixels de large, et 1 pixel pour l’ombre) mais on voit bien, en faisant la différence de luminosité entre les photos d’avant et après le 6 septembre, les éjectas sur le lieu du crash, à 750 mètres au nord-ouest du site prévu.

Cette image montre la différence de luminosité sur la surface lunaire avant et après l’atterrissage de Vikram. Les éjectas et les débris s’étalent sur 100 mètres autour du point d’impact, au centre de l’image. Photo Nasa. Goddard. Arizona State University

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Une planète géante autour d’un cadavre d’étoile

Ce n’est pas parce qu’une étoile meurt que ses planètes doivent la suivre dans la tombe : c’est ce qu’ont découvert des astronomes grâce au Very Large Telescope, dans le désert chilien d’Atacama. Ils s’intéressaient aux naines blanches, ces résidus d’étoiles qui subsistent à la toute fin de leur vie, une fois qu’elles ont expulsé leurs couches externes de gaz. Les étoiles les plus massives explosent en supernova et laissent derrière elles une étoile à neutrons ou un trou noir, tandis que les étoiles grosses comme le Soleil finissent naines blanches, petites et denses, encore très chaudes mais faiblement lumineuses. Les astronomes étudiaient un cortège de 7 000 naines blanches, donc, quand ils ont été intrigués par l’une d’entre elles.

 

Cette étoile singulière semblait entourée d’hydrogène, d’oxygène et de soufre dans son environnement proche. En regardant mieux, les astronomes ont compris qu’il y avait un vrai disque de gaz tourbillonnant autour de la naine blanche. «Quelques semaines de réflexion furent nécessaires pour aboutir à la seule conclusion plausible : la création de ce disque doit résulter de l’évaporation d’une planète géante», raconte Matthias Schreiber de l’université de Valparaíso au Chili, qui a fait les simulations numériques. C’est la première fois qu’on découvre une planète géante autour d’une naine blanche.

La planète doit être une géante gazeuse, au moins deux fois plus grosse que l’étoile elle-même, et glacée comme Neptune. «Parce qu’elle est en orbite autour de la naine blanche chaude à faible distance, effectuant une révolution complète en dix jours seulement, les photons hautement énergétiques émis par l’étoile expulsent progressivement l’atmosphère planétaire, explique l’ESO. La plupart du gaz s’échappe, le reste se retrouve piégé au sein d’un disque tourbillonnant vers l’étoile à la vitesse de 3 000 tonnes par seconde.»

 

Images de là-haut

Le 10 avril 2019 a marqué l’histoire de l’astronomie : pour la première fois, on a découvert le véritable visage d’un trou noir, photographié par une équipe de plus de 200 chercheurs à l’aide de huit observatoires et après des mois de travail. On a donc un portrait du trou noir supermassif qui se trouve au cœur de la galaxie M87 : c’est… un rond noir, tout bêtement, entouré d’un halo lumineux plus vif en bas qu’en haut de la photo.

Mais à quoi ressemblent les autres trous noirs ? Est-ce que leur ombre, la zone sombre au milieu, est toujours visible, ou est-ce qu’elle est parfois cachée derrière le halo de gaz incandescent qui tourne autour du trou noir, piégé par son champ gravitationnel ? Et de quels critères dépend l’intensité de ce halo ? Trois chercheurs américains ont produit des simulations, selon différentes géométries possibles de l’espace-temps et mouvements du gaz qui tombe dans le trou noir. Bilan : l’ombre du trou noir est toujours visible.

 

Simulations de l’image d’un trou noir vu par un observateur distant, selon un modèle d’espace-temps newtonien ou de Schwarzschild, avec un gaz au repos (au milieu) ou tombant vers l’intérieur (à droite). Photos Narayan et al, 2019, The Astrophysical Journal Letters

En septembre, la Nasa avait publié une simulation animée de trou noir, pour visualiser le mouvement du gaz incandescent. «Le disque semble plus brillant à gauche qu’à droite, car le gaz du côté gauche avance vers nous à une vitesse si élevée que la relativité d’Einstein augmente sa luminosité. L’opposé se produit du côté droit, où le gaz s’éloigne de l’observateur et devient donc plus sombre.»