Le 5 juillet 2016, la sonde Juno de la NASA a été mise en orbite polaire autour de Jupiter, après 5 années de voyage interplanétaire. Le 27 août, Juno frôlait pour la première fois la planète à seulement quelques milliers de kilomètres au-dessus de la surface nuageuse et envoyait une première moisson de résultats. Une synthèse de ceux-ci vient de paraître dans la revue Science. Pour la première fois, l’environnement magnétique et les particules énergétiques entourant la planète sont mesurés en détails en même temps que les aurores polaires créées par ces dernières. Les résultats apparaissent surprenants à plus d’un titre pour les scientifiques, parmi lesquels plusieurs chercheurs de l’Université de Liège associés à ces observations.
« Jusqu’à présent, pour les scientifiques, l’intense émission aurorale était associée à un gigantesque système de courant électrique connectant l’atmosphère de Jupiter avec les particules chargées en rotation autour de Jupiter via les lignes de champ magnétique », explique Denis Grodent. Ce modèle théorique a été pour la première fois confronté aux observations de la sonde Juno qui est en train d’étudier les régions polaires de Jupiter, jusque-là inexplorées. Les mesures effectuées lors de sa première orbite, et confirmées depuis lors, montrent que le mécanisme en jeu est beaucoup plus complexe. « Les images captées par les caméras ultraviolette et infrarouge à bord de Juno révèlent une aurore composée de nombreuses structures aux détails très fins et dont l’apparence varie en fonction de la longueur d’onde », commente Jean-Claude Gérard. En outre, les caractéristiques du champ magnétique et des électrons responsables des émissions aurorales de Jupiter ne sont pas conformes aux prévisions des modèles jusqu’ici largement acceptés par la communauté scientifique.
L’Université de Liège est doublement partie prenante de cette mission scientifique autour de Jupiter. En effet, le Centre Spatial de Liège (CSL) a conçu et testé une composante importante du spectro-imageur ultraviolet à bord de Juno (UVS). Cet élément permet d’élargir le champ de vue et de sélectionner des cibles aurorales particulières. Les planétologues de l’ULg, quant à eux, font partie de l’équipe de chercheurs qui ont un accès privilégié à ces données et qui analysent les mesures des différents instruments de la sonde. En outre, dans la cadre d’une équipe internationale, ils ont obtenu un très ambitieux programme d’observation (plus de 150 orbites) du télescope spatial Hubble afin notamment d’observer pour la première fois les deux pôles de Jupiter simultanément, l’un vu avec Juno et l’autre vu avec le télescope Hubble.
Les résultats publiés cette semaine dans Science synthétisent les données récoltées au cours du premier passage au périjove, le point de l’orbite de Juno le plus proche de Jupiter. Lors de cette phase d’une dizaine d’heures, les deux pôles de Jupiter ont été successivement survolés, ce qui a permis à la sonde Juno de mesurer avec une précision inégalée le champ magnétique de la planète ainsi que l’énergie et la direction des particules chargées accélérées dans ce champ. « Nous avons vu pour la première fois à quoi ressemble l’aurore dans son ensemble, y compris dans les régions polaires de Jupiter qui ne sont pas visibles depuis la Terre », insiste Bertrand Bonfond.
L’étude des aurores polaires joviennes est depuis plus de 25 ans une des spécialités des chercheurs du Laboratoire de Physique atmosphérique et planétaire (LPAP), aujourd’hui membre de l’unité de recherche STAR (Space sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute) de l’Université de Liège. Une grande partie de ces recherches a été financée par le Service public de programmation de la Politique scientifique fédérale (BelSPO) via le programme ESA-PRODEX.
Le 5 juillet 2016, la sonde Juno de la NASA a été mise en orbite polaire autour de Jupiter, après 5 années de voyage interplanétaire. Le 27 août, Juno frôlait pour la première fois la planète à seulement quelques milliers de kilomètres au-dessus de la surface nuageuse et envoyait une première moisson de résultats. Une synthèse de ceux-ci vient de paraître dans la revue Science. Pour la première fois, l’environnement magnétique et les particules énergétiques entourant la planète sont mesurés en détails en même temps que les aurores polaires créées par ces dernières. Les résultats apparaissent surprenants à plus d’un titre pour les scientifiques, parmi lesquels plusieurs chercheurs de l’Université de Liège associés à ces observations.
« Jusqu’à présent, pour les scientifiques, l’intense émission aurorale était associée à un gigantesque système de courant électrique connectant l’atmosphère de Jupiter avec les particules chargées en rotation autour de Jupiter via les lignes de champ magnétique », explique Denis Grodent. Ce modèle théorique a été pour la première fois confronté aux observations de la sonde Juno qui est en train d’étudier les régions polaires de Jupiter, jusque-là inexplorées. Les mesures effectuées lors de sa première orbite, et confirmées depuis lors, montrent que le mécanisme en jeu est beaucoup plus complexe. « Les images captées par les caméras ultraviolette et infrarouge à bord de Juno révèlent une aurore composée de nombreuses structures aux détails très fins et dont l’apparence varie en fonction de la longueur d’onde », commente Jean-Claude Gérard. En outre, les caractéristiques du champ magnétique et des électrons responsables des émissions aurorales de Jupiter ne sont pas conformes aux prévisions des modèles jusqu’ici largement acceptés par la communauté scientifique.
L’Université de Liège est doublement partie prenante de cette mission scientifique autour de Jupiter. En effet, le Centre Spatial de Liège (CSL) a conçu et testé une composante importante du spectro-imageur ultraviolet à bord de Juno (UVS). Cet élément permet d’élargir le champ de vue et de sélectionner des cibles aurorales particulières. Les planétologues de l’ULg, quant à eux, font partie de l’équipe de chercheurs qui ont un accès privilégié à ces données et qui analysent les mesures des différents instruments de la sonde. En outre, dans la cadre d’une équipe internationale, ils ont obtenu un très ambitieux programme d’observation (plus de 150 orbites) du télescope spatial Hubble afin notamment d’observer pour la première fois les deux pôles de Jupiter simultanément, l’un vu avec Juno et l’autre vu avec le télescope Hubble.
Les résultats publiés cette semaine dans Science synthétisent les données récoltées au cours du premier passage au périjove, le point de l’orbite de Juno le plus proche de Jupiter. Lors de cette phase d’une dizaine d’heures, les deux pôles de Jupiter ont été successivement survolés, ce qui a permis à la sonde Juno de mesurer avec une précision inégalée le champ magnétique de la planète ainsi que l’énergie et la direction des particules chargées accélérées dans ce champ. « Nous avons vu pour la première fois à quoi ressemble l’aurore dans son ensemble, y compris dans les régions polaires de Jupiter qui ne sont pas visibles depuis la Terre », insiste Bertrand Bonfond.
L’étude des aurores polaires joviennes est depuis plus de 25 ans une des spécialités des chercheurs du Laboratoire de Physique atmosphérique et planétaire (LPAP), aujourd’hui membre de l’unité de recherche STAR (Space sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute) de l’Université de Liège. Une grande partie de ces recherches a été financée par le Service public de programmation de la Politique scientifique fédérale (BelSPO) via le programme ESA-PRODEX.
Émissions aurorales ultraviolettes observées aux pôles nord (gauche) et sud (droite) de Jupiter par le spectro-imageur UVS de la sonde Juno. Les deux courbes en tire-bouchon rouge et verte représentent la projection de la trajectoire de Juno le long de deux modèles de champ magnétique différents. La flèche jaune indique la direction du soleil durant la pose. Outre les parallèles et les méridiens dessinés tous les 10°, les courbes en pointillé et les points de repère représentent les positions typiques de plusieurs composantes de l’aurore.
Article Science
Jupiter’s Magnetosphere and Aurorae Observed by the Juno Spacecraft During its First Polar Orbits
Auteurs
J. E.P. Connerney1,2, A. Adriani3, F. Allegrini4, F. Bagenal5, S. J. Bolton4, B. Bonfond6, S. W. H. Cowley7, J.-C. Gérard6, G. R. Gladstone4, D. Grodent6, G. Hospodarsky8, J. L. Jorgensen9, W. S. Kurth8, S. M. Levin10, B. Mauk11, D. J. McComas12, A. Mura3, C. Paranicas11, E. J. Smith10, R. M. Thorne13, P. Valek4, J. Waite4
1. Space Research Corporation, Annapolis, MD, 21403, USA.
2. NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, 20771, USA.
3. Institute for Space Astrophysics and Planetology, National Institute for Astrophysics, Rome, 00133, Italy.
4. Southwest Research Institute, San Antonio, TX, 78238, USA.
5. Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, Boulder, CO, 80303 USA.
6. Institut d'Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Liège, B-4000 Belgium.
7. University of Leicester, Leicester, LE1 7RH, United Kingdom.
8. University of Iowa, Iowa City, IA, 52242, USA.
9. National Space Institute, Technical University of Denmark, Kongens Lyngby, 2800, Denmark.
10. Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA, 91109, USA.
11. Johns Hopkins University, Applied Physics Laboratory, Laurel, MD, 20723.
12. Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, Princeton, NJ, 08544, USA.
13. Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, University of California-Los Angeles, Los Angeles, CA, 90095, USA.
Huit articles du numéro spécial de la revue Geophysical Research Letters incluant des auteurs de l’ULg
Bonfond et al. (Grodent, Gérard, Radioti), Morphology of the UV aurorae Jupiter during Juno's first perijove observations.
Gladstone et al. (Gérard, Bonfond, Grodent), Juno-UVS Approach Observations of Jupiter's Auroras.
Kimura et al. (Grodent), Transient brightening of Jupiter's aurora observed by the Hisaki satellite and Hubble Space Telescope during approach phase of the Juno spacecraft.
Nichols et al. (Bonfond, Gérard, Grodent, Radioti), Response of Jupiter's auroras to conditions in the interplanetary medium as measured by the Hubble Space Telescope and Juno.
Mura et al. (Gérard), Infrared observations of Jovian aurora from Juno's first orbits: main oval and satellite footprints.
Dinelli et al. (Gérard), Preliminary Jiram Results from Juno Polar Observations: 1 - Methodology and Analysis Applied to the Jovian northern polar region.
Adriani et al. (Gérard), Preliminary JIRAM Results From Juno Polar Observations: 2 - Analysis of the Jupiter Southern H3+ emissions and comparison with the North Aurora.
Moriconi et al. (Gérard), Preliminary JIRAM Results from Juno Polar Observations: 3 –Evidence of Diffuse Methane Presence in the Jupiter Auroral Regions.
Plus d’infos
