Première découverte d'une naine brune par ondes radio

Lorsque l'on évoque la recherche des exoplanètes ou des naines brunes, les ondes radio ne sont pas la première méthode à laquelle on pense. Pourtant, les ondes radio émises par ces corps peuvent permettre d'obtenir notamment des informations sur l'intensité de leur champ magnétique. Jusqu'à présent, les observations radio ne pouvaient mesurer que des champs magnétiques puissants, de l'ordre de cent fois la force d'un aimant de réfrigérateur ordinaire. Cependant, la faible fréquence d'observation du Low Frequency Array (Lofar), réseau de radiotélescopes installé pour l'essentiel aux Pays-Bas, le rend sensible à des champs magnétiques comparables à ceux d'un aimant de réfrigérateur, ce qui est similaire à ce qui est supposé exister sur les naines brunes les plus froides et sur les grandes exoplanètes.

Grâce à Lofar, une équipe internationale d'astronomesastronomes a ainsi pu découvrir la naine brune BDR J1750+3809. L'objet a été surnommé Elegast (« esprit elfe ») par ses découvreurs, d'après le héros du poème médiéval néerlandais Karel ende Elegast (« Charlemagne et Elegast »). L'étude annonçant cette découverte a été publiée ce 9 octobre dans The Astrophysical Journal Letters (prépublication en libre accès sur arXiv).

Le Dr. Harish Vedantham, scientifique de l'équipe d'Astron (l'Institut néerlandais de radioastronomie) et auteur principal de l'étude, explique : « Les champs magnétiques contrôlent les propriétés atmosphériques et l'environnement de rayonnement autour des exoplanètes, et les observations radio sont notre meilleur espoir de les mesurer. Avec cette découverte, nous avons franchi une étape importante vers la réalisation de la promesse de la radioastronomie pour l'exoplanétologie », a déclaré.

Vue d'artiste de BDR J1750+3809, alias Elegast. Les boucles bleues représentent les lignes de champ magnétique. Les particules chargées se déplaçant le long de ces lignes émettent des ondes radio que Lofar a détectées. Certaines particules finissent par atteindre les pôles et produisent alors des aurores polaires, telles que l'on peut aussi en observer sur Terre. © Danielle Futselaar, Astron 

Une nouvelle technique de découverte

Elegast n'est pas la première naine brune à avoir été détectée en ondes radio. Cependant, jusqu'à présent, les astronomes pointaient les radiotélescopes sur des naines brunes déjà connues, qui avaient été découvertes antérieurement grâce à leur faible lueur dans l'infrarougeinfrarouge. Ici, les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique : « Avec Lofar, nous voulons descendre l'échelle de massemasse jusqu'à des planètes semblables à JupiterJupiter qui sont trop faibles pour être trouvées dans les relevés infrarouges existants, nous avons donc décidé de rechercher ces objets directement dans nos images radio », explique le Dr. Joe Callingham, chercheur postdoctoral Veni à l'Observatoire de Leyde et coauteur de l'étude.

Des objets comme Elegast, de même que les exoplanètes, ressortent dans les images radio « polarisées » car le champ électriquechamp électrique des ondes radio qu'ils émettent tourne selon un motif circulaire caractéristique au fur et à mesure qu'il se propage, ce que l'on appelle la polarisation circulaire. « Nous n'aurions pas pu repérer Elegast dans nos images radio standard parmi les millions de galaxiesgalaxies, mais Elegast s'est immédiatement démarquée lorsque nous avons réalisé des images à polarisation circulaire », précise le Dr. Tim Shimwell, membre d'Astron et scientifique du relevé Lofar qui a conduit à la découverte d'Elegast. Le groupe a ensuite effectué des observations en infrarouge avec le télescopetélescope Gemini et l'Infrared Telescope Facility de la NasaNasa pour confirmer qu'Elegast était bien une naine brune froide.

Une meilleure compréhension du magnétisme des naines brunes et des planètes

Elegast est le premier objet de son genre directement identifié dans des images radio. Le groupe est maintenant occupé à acquérir des observations de suivi d'Elegast pour mesurer son champ magnétique et comparer les résultats avec la théorie. Ils sont également occupés à parcourir les données Lofar pour identifier plus d'objets comme Elegast.

« Notre but ultime est de comprendre le magnétismemagnétisme des exoplanètesexoplanètes et son impact sur leur capacité à héberger la vie. Parce que les phénomènes magnétiques des naines brunes froides comme Elegast sont si similaires à ce qui est vu sur les planètes du Système solaireSystème solaire, nous nous attendons à ce que notre travail fournisse un point de données vital pour tester les modèles théoriques qui prédisent le champ magnétique des corps extrasolairesextrasolaires », conclut Harish Vedantham.