Des vents étranges comme meilleur indice de l'existence de champs magnétiques sur des exoplanètes
Une équipe de recherche internationale, avec participation de l'Université de Berne, a déterminé les vitesses des vents sur sept exoplanètes très chaudes, semblables à Jupiter, à l'aide de mesures à haute résolution réalisées avec certains des télescopes les plus puissants au monde. Les observations ont révélé que les vents sur ces planètes sont très probablement influencés par des champs magnétiques. Il s'agit là de la preuve la plus évidente à ce jour de l'existence de magnétisme sur des planètes situées en dehors de notre système solaire.
Sur Terre, le champ magnétique est vital, car il empêche les rayons cosmiques d'éroder notre atmosphère. Il donne également naissance à d'impressionnantes aurores boréales. D'autres planètes de notre système solaire, comme Jupiter et Saturne, possèdent également des champs magnétiques. Mais qu'en est-il des planètes situées en dehors de notre système solaire, que l'on appelle les exoplanètes ?
Une équipe de recherche internationale, à laquelle participent la Dr Elspeth Lee, Bernoulli Fellow au Center for Space and Habitability (CSH) de l’Université de Berne, et le Dr Joost Wardenier, du département de recherche en astrophysique et planétologie à l’Institut de Physique de l’Université de Berne, a fait un pas décisif vers la réponse à cette question. En mesurant les vitesses des vents sur plusieurs exoplanètes extrêmement chaudes de type Jupiter, les chercheurs et chercheuses ont pu montrer pour la première fois que plus la planète est chaude, plus la vitesse des vents est faible. Cela pourrait s’expliquer par la présence de champs magnétiques qui freinent les vents de ces planètes. L'étude vient d'être publiée dans Nature Astronomy.
Un modèle des vents extrêmes sur les exoplanètes
Dans cette étude, les scientifiques ont examiné les vitesses des vents sur sept exoplanètes en orbite autour de différentes étoiles. Il s'agit de géantes gazeuses semblables à Jupiter, très proches de leur étoile. Elspeth Lee explique : « La rotation des planètes a été synchronisée avec leur orbite par les forces de marée de l'étoile mère. Tout comme nous ne voyons toujours qu’une face de la Lune, ces planètes présentent en permanence une face vers l’étoile. Il en résulte une face diurne brûlante et une face nocturne perpétuellement sombre sur ces planètes. Ces différences de température extrêmes entraînent à leur tour la formation de vents extrêmement violents. »
Pour ses mesures, l’équipe a utilisé les données de l’instrument ESPRESSO installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) dans le désert d’Atacama au Chili, ainsi que celles d’un instrument similaire installé sur le télescope Gemini North à Hawaï, aux États-Unis, financé en partie par la National Science Foundation (NSF) américaine et exploité par le NSF NOIRLab. Elspeth Lee et Joost Wardenier ont contribué à l’interprétation théorique des données d’observation et ont apporté leurs connaissances ainsi que leur expérience de l’atmosphère des
« Jupiter chauds ». « Nous sommes spécialisés dans la simulation de l’atmosphère des Jupiter chauds à l’aide de modèles informatiques. Nous étudions ainsi le comportement de leurs vents, l’évolution de leur composition chimique et le développement du climat sur l’ensemble de la planète », explique Elspeth Lee.
Des vents violents sur les exoplanètes
L’équipe de recherche a pu montrer que des vitesses de vent comprises entre environ 7’200 km/h et plus de 25 000 km/h règnent sur ces exoplanètes. À titre de comparaison : les vents les plus rapides mesurés sur Jupiter atteignent des vitesses d’environ 1’500 km/h.
« Au départ, nous voulions savoir si les vents atmosphériques se comportaient de la même manière sur toutes les planètes chaudes », explique Julia Seidel, astronome au Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, en France, et auteure principale de l’étude. Cependant, lorsque les chercheurs et chercheuses ont examiné la relation entre la vitesse des vents et la température des planètes, un schéma très fascinant est apparu : plus la planète est chaude, plus le vent est lent. « Cela va totalement à l’encontre de l’intuition, car toutes choses égales par ailleurs, les planètes chaudes disposent de plus d’énergie pour accélérer les vents ! Quelque chose doit freiner le vent sur les objets plus chauds », explique Vivien Parmentier, coauteur de l’étude et professeur au Laboratoire Lagrange.
Des aurores polaires encore plus spectaculaires que sur Terre ?
L’équipe a conclu que l’explication la plus plausible est la présence de champs magnétiques planétaires, car ceux-ci agissent comme un frein et peuvent ralentir le mouvement des particules chargées dans l’atmosphère. À partir de ces données, les scientifiques ont donc pu déduire l’intensité du champ magnétique sur chacune des planètes étudiées. Ils ont constaté que celle-ci était comparable à celle des planètes de notre système solaire : environ quatre fois plus forte que celle de Saturne ou environ deux fois moins forte que celle de Jupiter. « Pour la première fois, nous avons réalisé une analyse uniforme des vitesses du vent et des intensités des champs magnétiques de sept Jupiter chaudes, en nous basant sur les décalages Doppler très subtils observés dans leurs spectres. Les données utilisées dans notre travail offrent un aperçu incroyablement détaillé de ces décalages », explique Joost Wardenier.
Des champs magnétiques aussi puissants pourraient avoir une influence qui va bien au-delà du vent sur ces planètes lointaines. « Ici, sur Terre, nous connaissons la beauté des aurores boréales, où des particules provenant du Soleil entrent en collision avec notre champ magnétique et sont guidées vers les pôles. Là, elles entrent en collision avec les gaz de l’atmosphère et produisent des spectacles colorés en vert, rose et violet », explique Bibiana Prinoth, co-auteure de l’étude, ancienne doctorante à l’université de Lund en Suède et aujourd’hui astronome à l’ESO à Garching, en Allemagne. « Sur les exoplanètes étudiées, les aurores boréales d’origine magnétique pourraient être encore plus spectaculaires », ajoute Prinoth.
« Cette avancée ouvre des perspectives totalement nouvelles pour la recherche sur les exoplanètes. Pour la première fois, nous pouvons comparer les champs magnétiques d’autres mondes – une étape décisive pour comprendre finalement quelles planètes restent habitables, conservent leur eau et pourraient peut-être même un jour abriter la vie telle que nous la connaissons », déclare Julia Seidel. « Dans l’ensemble, il s’agit d’un grand pas en avant dans la compréhension d’autres mondes situés en dehors du système solaire et d’un bon présage pour l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, qui entrera en service en 2029 et permettra des observations encore plus précises », conclut Elspeth Lee.
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Details de la publication : Seidel, J.V., Parmentier, V., Prinoth, B. et al. (2026). Magnetic field strengths of hot giant exoplanets consistent with Solar System values, Nature Astronomy. |
Center for Space and Habitability (CSH)Le Center for Space and Habitability (CSH) a pour mission de favoriser le dialogue et l'interaction entre les différentes disciplines scientifiques qui s'intéressent à la formation, à la découverte et à la caractérisation d'autres mondes au sein et en dehors du système solaire, à notre recherche de vie dans d'autres parties de l'univers, ainsi qu'aux implications pour des disciplines autres que les sciences naturelles. Parmi ses membres, partenaires et collaborateurs figurent des expertes et experts en astronomie, astrophysique et astrochimie, en recherche climatique et planétaire, en géologie et géophysique, en biochimie et en philosophie. Le CSH participe également à des observations menées à l’aide de télescopes spatiaux tels que le James Webb Space Telescope et de grandes installations au sol comme l’Atacama Large Millimeter Array et l’European Extremely Large Telescope, actuellement en phase de construction. Le CSH héberge en outre les bourses CSH et Bernoulli, qui accueillent de jeunes chercheuses et chercheurs dynamiques et talentueux du monde entier afin qu’ils mènent des recherches indépendantes. Le CSH met en œuvre une série de programmes visant à promouvoir la recherche interdisciplinaire à l’Université de Berne, y compris la collaboration et le dialogue ouvert avec la médecine, la philosophie et la théologie. Le CSH entretient des liens actifs avec des centres similaires en Suisse, tels que le Life in the Universe Center (LUC) à Genève et le Centre for Origin and Prevalence of Life (COPL) à Zurich. |
Recherche bernoise en astrophysique : parmi l’élite mondiale depuis le premier alunissageLe 21 juillet 1969, Buzz Aldrin, qui devint le deuxième homme à descendre du module lunaire, a été le premier à déployer la voile solaire bernoise et à la planter dans le sol lunaire, devant le drapeau américain. Le Solar Wind Composition Experiment (SWC), planifié, fabriqué et évalué par le Prof. Dr. Johannes Geiss et son équipe à l’Institut de physique de l’Université de Berne, a été le premier moment fort de l’histoire de la recherche en astrophysique bernoise. La recherche en astrophysique bernoise fait depuis lors partie de ce qui se fait de mieux au niveau mondial : l’Université de Berne participe régulièrement aux missions spatiales de grandes organisations spatiales comme l’ESA, la NASA ou la JAXA. Avec CHEOPS, l’Université de Berne se partage la responsabilité avec l’ESA pour toute la mission. En outre, les scientifiques bernois font partie de l’élite mondiale en ce qui concerne les modélisations et les simulations sur la naissance et au développement des planètes. Le travail fructueux du Département de recherche en astrophysique et planétologie (RAP) de l’Institut de physique de l’Université de Berne a été consolidé par la fondation d’un centre de compétences universitaire, le Center for Space and Habitability (CSH). Le Fonds national suisse a en outre accordé à l’Université de Berne le financement du Pôle de recherche national (PRN) PlanetS, qu’elle dirige avec l’Université de Genève. |
02.06.2026
