Jupiter propulse des électrons à une vitesse quasi lumineuse, comme les supernovae

Juste devant Jupiter, là où le vent solaire heurte pour la première fois l’immense champ magnétique de la planète, la sonde Juno de la NASA a mesuré des électrons filant à presque la vitesse de la lumière. Ces particules ne sont pas nées si rapides. Elles ont été accélérées sur place, dans la frontière turbulente qui précède la planète, et elles ont atteint des vitesses encore plus élevées que celles produites par le même processus près de la Terre.

Cette seule mesure dépasse de loin Jupiter. La façon dont la planète géante propulse des particules ordinaires jusqu’à des énergies extrêmes ressemble à une version réduite de la manière dont la galaxie fabrique les rayons cosmiques, ces particules de haute énergie qui traversent l’espace et s’abattent chaque seconde sur l’atmosphère terrestre. Pendant des décennies, le lien n’était qu’une forte présomption. Il existe désormais une mesure directe du mécanisme à l’œuvre à l’échelle d’une planète.

Tout se joue dans une région appelée le préchoc, une zone de champs magnétiques agités et de particules réfléchies qui se forme juste avant l’arc de choc, le front où le vent solaire s’accumule contre le bouclier magnétique d’une planète. Au sein de cette turbulence, les conditions magnétiques peuvent saisir une fraction des particules qui passent et les relancer encore et encore, ajoutant de l’énergie à chaque passage, jusqu’à ce qu’une petite population atteigne une vitesse relativiste.

Ce qui rend Jupiter déterminant, c’est sa taille. Son arc de choc écrase celui de la Terre, et les électrons détectés par Juno ont grandi avec lui, atteignant des énergies supérieures à tout ce qui a été mesuré dans le même contexte près de notre planète. Cette mise à l’échelle est l’enjeu. Si un choc plus grand accélère les particules à des vitesses plus élevées de façon prévisible, la même règle peut s’étendre aux fronts de choc bien plus vastes projetés par les étoiles qui explosent, les principaux candidats à l’origine des rayons cosmiques galactiques.

L’équipe ne s’est pas appuyée sur Jupiter seul. Elle a comparé les relevés de Juno à ceux de deux missions qui surveillent la même physique près de la Terre, où des engins peuvent se placer à l’intérieur du préchoc et l’échantillonner en détail. La concordance entre des échelles aussi différentes est ce qui permet d’affirmer que l’on observe un seul processus universel et non une singularité locale de Jupiter.

Le constat repose encore sur le choc d’une seule planète, capté lors d’orbites précises, et les électrons ne sont qu’une partie de l’histoire des rayons cosmiques, dominée par des protons et des noyaux atomiques plus lourds. Étendre le résultat aux restes de supernova suppose que la même physique tient sur un saut énorme de taille et d’énergie, un pont qui n’a pas été observé directement. La mesure resserre la question; elle ne la referme pas.

Comprendre d’où viennent les rayons cosmiques n’est pas une énigme abstraite. Ces particules fixent le risque de radiation pour les astronautes et l’électronique des engins, animent la chimie des atmosphères planétaires et transportent de l’énergie à travers la galaxie. Relier l’accélération à un processus que l’on peut observer dans notre propre système solaire transforme un mystère cosmique en quelque chose de vérifiable.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature. Juno, en orbite depuis 2016, poursuit ses longues boucles autour de Jupiter, et chacune ramène ses instruments à travers le préchoc, où se feront les prochaines mesures de cette accélération.

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