À mi-chemin entre une étoile et une planète, les naines brunes sont des objets célestes bien particuliers. À l’aide des données du télescope TESS, une équipe de chercheurs affirme que les naines brunes ont des similitudes avec Jupiter, la plus grande des planètes de notre Système solaire.

Dans son immensité, l’Univers observable comprend des milliers de milliards de galaxies, chacune avec des (dizaines/centaines/milliers de) milliards d’étoiles et de planètes. Il y a aussi les trous noirs et bien d’autres objets célestes comme les astéroïdes et les comètes.

Moins connus, il existe aussi des astres intermédiaires entre planètes géantes et étoiles : les naines brunes, qui sont « beaucoup plus rares que les planètes », explique l’observatoire de Paris. Ces étoiles « ratées » ou « super » planètes ont une masse généralement comprise entre 13 et 80 fois celle de Jupiter, la plus grosse planète de notre Système solaire. À titre de comparaison, cela fait moins de 8 % de la masse de notre étoile, le Soleil.

Naines brunes : « ni vraiment étoile, ni vraiment planète »

« Ni vraiment étoile, ni vraiment planète, l'astre atteint une température suffisante pour la fusion du deutérium [isotope de l’hydrogène ²H, ndlr], mais qui ne permet pas de déclencher la réaction de fusion de l'hydrogène, réaction qui est la source d'énergie des étoiles », explique le CNRS.

Ces astres sont chauds au moment de leur formation, mais ils se refroidissent progressivement faute de pouvoir lancer le processus de fusion de l’hydrogène. En conséquence, ils « brillent faiblement et leur luminosité diminue tout au long de leur vie, ce qui les rend difficiles à détecter ». La première naine brune – baptisée Teide-1, au cœur de l'amas des Pléiades – n’a d’ailleurs été identifiée qu’en 1995. Depuis, on en connait plusieurs centaines.

Luhman 16B et son pyjama rayé

Une équipe de trois chercheurs – Dániel Apai, Domenico Nardiello, et Luigi R. – a publié dans The Astrophysicals Journal une découverte surprenante sur Luhman 16 AB, les naines brunes les plus proches de la Terre formant un système binaire : « des bandes et des rayures »… ce qui n’est pas sans rappeler Jupiter.

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Pour autant, le système binaire Luhman 16 AB ne se trouve pas à la porte d’à côté, du moins à l’échelle de notre planète (car à celle de la galaxie c’est une autre histoire) : il se situe à 6,5 années-lumière environ. Les deux naines brunes sont néanmoins suffisamment proches de nous pour que le télescope spatial Hubble soit non seulement capable de les voir, mais aussi d’observer leur danse l’une autour de l’autre.

Les deux naines brunes font à peu près la taille de Jupiter, mais avec une masse environ trente fois plus élevée, et donc une densité bien plus importante. Afin d’obtenir des données précises et modéliser la structure des nuages dans l’atmosphère, les scientifiques ont pointé dans la direction de Luhman 16AB le télescope TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, pendant une centaine de rotations du système binaire.

Luhman 16B est façonné par de puissants vents

La conclusion de leurs travaux est la suivante : « les naines brunes ressemblent étrangement à Jupiter – avec ses rayures plutôt que des taches. Les motifs dans leurs atmosphères révèlent des vents à grande vitesse, parallèles aux équateurs des naines brunes, semblables aux jet-streams terrestres. Ces vents mélangent l’atmosphère, redistribuent la chaleur qui se dégage de l’intérieur d’une naine brune ». 

L’aspect extérieur de Luhman 16B (une des deux naines brunes) alterne donc des bandes nuageuses peu épaisses laissant passer la lumière émise à l’intérieur de l’astre, avec des bandes nuageuses épaisses et donc bien plus sombres. Les vents (et donc les bandes) tournent plus rapidement au niveau de l’équateur, et on retrouve des vortex au niveau des pôles… un ensemble qui n’est effectivement pas sans rappeler Jupiter. 

Les chercheurs affirment ainsi que « l’aspect de Luhman 16B est façonné par de puissants vents sur l’ensemble de l’astre, et non par des tempêtes localisées ». Au final, la description n’est donc pas vraiment la même que celle qui avait été obtenue par le Très Grand Télescope de l’European Southern Observatory (ESO) en 2014.

Toujours la quête du Graal : comprendre notre Système solaire

Nous savons déjà que ces vents ont des effets profonds sur l’atmosphère et le climat des planètes, comme peuvent en témoigner la Terre et Jupiter. « Nous savons maintenant que ces jets atmosphériques à grande échelle façonnent également l’atmosphère des naines brunes », affirment les chercheurs.

Selon ces derniers, cette étude sur la manière dont « les vents soufflent et redistribuent la chaleur dans l'une des naines brunes les mieux étudiées et les plus proches de la Terre » permet d’extrapoler et de mieux comprendre le climat, les températures extrêmes et l'évolution de l’ensemble des naines brunes.

Les chercheurs espèrent maintenant « explorer davantage les nuages, les systèmes de tempêtes et les zones de circulation présents dans les naines brunes et les planètes extrasolaires afin d’approfondir notre compréhension des atmosphères au-delà du Système solaire ».  Une quête probablement sans fin…

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