Observation météorologique d’une étoile de type naine brune

Illustration de la naine brune étudiée avec Spitzer et Hubble

Les différentes couches de l’atmosphère tempêtueuse d’une naine brune étudiées avec les télescopes Spitzer et Hubble.

Grâce à une observation simultanée avec les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, une équipe de chercheurs a pu étudier pour la première fois avec autant de détails, plusieurs couches de l’atmosphère d’une étoile de type naine brune. Sans doute très nombreuses dans la galaxie, les naines brunes sont des corps célestes relativement petits et froids, qui brillent peu. Leurs masses est supérieure toutefois à celle d’une planète géante et inférieures à celle d’étoiles comme les naines rouges (plus petites que le Soleil). Leurs températures en surface n’excèdent pas les 600° à 700° C, ce qui est cent fois moins élevé que celle de notre Soleil, environ 6 000° C. Qualifiées par certains d’”étoiles ratées”, les naines brunes n’ont pas acquis au cours de leur genèse au sein de nébuleuses, de masse suffisante pour que l’hydrogène fusionne. A défaut de briller intensément, leur manque de luxure est compensé par une longévité de plusieurs milliards d’années.

L’équipe d’astronomes qui a étudié la naine brune répondant au doux nom de 2MASSJ22282889-431026 a pu deviser de son activité tempêtueuse à différentes altitudes ! C’est la première fois qu’il est possible de cartographier toute cette agitation simultanément dans différentes longueurs d’onde infrarouge et avec autant de détails. Ils ont observé que la luminosité de la petite étoile varie au fil de sa rotation de 1,4 heure. Des variations vraisemblablement provoquées par des tempêtes aussi grosses que la Terre. Pour ce qui est de la composition de son atmosphère, rien à voir avec celle de la Terre riche en “vapeur d’eau ou celle de nuages d’ammoniaques de Jupiter” déclarait Mark Marley, co-auteur de l’article scientifique publié dans la revue Astrophysical Journal Letters, “les nuages des naines rouges [contiennent plutôt] des grains de sables chauds, des gouttelettes de fer liquide et autres composés exotiques”.

Illustration des couches supérieures de l’atmosphère de la naine brune – La couche interne a pu être étudié dans l’infrarouge avec Hubble tandis que l’extérieure fut simultanément observée avec Spitzer ; la tache lumineuse est compensée par une région sombre au niveau supérieur 

Pour le théoricien Adam Showman (Université d’Arizona) qui a collaboré à cette étude “ce que nous voyons ici est une preuve d’un système nuageux massif et organisé, assimilable à une version géante de la Grande Tâche Rouge de Jupiter” ajoutant que “ces variations de luminosité fournissent une empreinte de comment les systèmes météorologiques des naines brunes s’empilent verticalement. Les données suggèrent que les régions où le temps est plus nuageux et riche en vapeur de silicates coïncide avec des conditions plus sèches à plus haute altitude et vice-versa.”

Pour la suite, les astronomes vont s’intéresser à l’atmosphère de dizaines d’autres naines brunes, toujours avec les télescopes Spitzer et Hubble et étendre ces techniques d’observation à la caractérisation des atmosphères d’exoplanètes géantes, dés que cela sera possible.

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Crédit photo : NASA/JPL-Caltech/ESA et D. Apai/E. Buenzli (University of Arizona).