Le choc de l’arc de la planète géante ne fait pas que dévier le vent solaire, il agit comme un puissant accélérateur de particules, tirant des électrons à des énergies relativistes d’au moins 1 MeV, selon une nouvelle analyse des données de la sonde spatiale Juno de la NASA.
Des exemples typiques sont les chocs d’étrave où les atmosphères planétaires et les vents solaires se rencontrent, du nom des chocs analogues produits sur l’eau par la proue d’un navire.
La plupart des chocs dans le plasma spatial se produisent sans collision, car les densités de particules sont trop faibles pour que les collisions directes entre particules convertissent l’énergie du choc en chaleur. Au lieu de cela, cela se fait par des forces électromagnétiques.
On pense que les chocs sans collision sont un site dans lequel les rayons cosmiques peuvent accélérer jusqu’à des vitesses relativistes (proches de la vitesse de la lumière), un processus connu sous le nom d’accélération relativiste des électrons.
Cependant, le manque de preuves observationnelles directes a limité la compréhension des scientifiques sur le fonctionnement de ces structures.
« Les astronomes recherchent les origines des rayons cosmiques depuis leur découverte il y a plus de 100 ans », ont déclaré le Dr Savvas Raptis du laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins et ses collègues dans un communiqué.
« Ces particules énergétiques peuvent provenir de nombreuses sources, notamment des supernovas et des éruptions solaires. »
« Lorsque les rayons solaires cosmiques atteignent la Terre, ils peuvent déclencher des effets météorologiques spatiaux qui perturbent les satellites, les communications et les systèmes électriques. »
« Les missions de la NASA ont montré comment certains électrons deviennent hautement énergétiques dans une région proche de la Terre appelée pré-choc, où les particules solaires rencontrent pour la première fois le champ magnétique terrestre. »
« Les scientifiques soupçonnaient que le même processus était responsable de l’accélération des particules de haute énergie lors de chocs anticipés sur d’autres planètes et systèmes astrophysiques, mais ils n’ont pas pu le confirmer jusqu’à présent. »
Les chercheurs ont analysé les données collectées par Juno le 1er octobre 2023, alors que le vaisseau spatial s’approchait de Jupiter.
Avant de traverser le choc d’étrave lui-même, la sonde a survolé le choc préliminaire, une région turbulente qui se forme en amont, là où le vent solaire « ressent » pour la première fois l’influence magnétique de la planète.
Au cours d’une fenêtre d’environ 20 minutes, Juno a repéré une grande perturbation semblable à une bulle appelée pré-choc transitoire.
À l’aide de trois instruments embarqués, le vaisseau spatial a mesuré l’accélération des électrons jusqu’à des énergies allant jusqu’à 1 MeV directement à l’intérieur de cette structure.
« En tirant parti de ces observations et d’observations complémentaires du système solaire, nous proposons une loi d’échelle universelle pour la limite de Hillas qui relie empiriquement la taille observable d’un transitoire à l’énergie maximale des particules », ont conclu les auteurs.
« L’application de cette mise à l’échelle à divers environnements, des chocs d’arc planétaires aux jets protostellaires et aux restes de supernova, donne un modèle simple d’énergies maximales de particules pouvant être obtenues allant des échelles MeV jusqu’à environ des dizaines de GeV et environ des dizaines de TeV, respectivement, fournissant une méthode fondée sur l’observation pour contraindre les énergies maximales des rayons cosmiques lors de chocs astrophysiques. «
