Communiqué de presse

Le VLT de l'ESO observe des changements surprenants dans les températures de Neptune

11 avril 2022

Une équipe internationale d'astronomes a utilisé des télescopes terrestres, dont le Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (VLT de l'ESO), pour suivre les températures atmosphériques de Neptune sur une période de 17 ans. Ils ont constaté une baisse surprenante des températures globales de Neptune, suivie d'un réchauffement spectaculaire à son pôle sud.

 

"Ce changement était inattendu", explique Michael Roman, posdoctorant associé à l'Université de Leicester, au Royaume-Uni, et auteur principal de l'étude publiée aujourd'hui dans The Planetary Science Journal. "Comme nous avons observé Neptune au début de son été austral, nous nous attendions à ce que les températures se réchauffent lentement, et non à ce qu'elles se refroidissent."

Comme la Terre, Neptune connaît des saisons lorsqu'elle tourne autour du Soleil. Cependant, une saison de Neptune dure environ 40 ans, une année de Neptune durant 165 années terrestres. L'été est arrivé dans l'hémisphère sud de Neptune depuis 2005, et les astronomes étaient impatients de voir comment les températures changeaient après le solstice d'été austral.

Les astronomes ont examiné près de 100 images infrarouges thermiques de Neptune, prises sur une période de 17 ans, afin de reconstituer les tendances générales de la température de la planète de manière plus détaillée que jamais.

Ces données ont montré que, malgré l'arrivée de l'été austral, la plupart de la planète s'était progressivement refroidie au cours des deux dernières décennies. La température moyenne globale de Neptune a baissé de 8 °C entre 2003 et 2018.

Les astronomes ont ensuite été surpris de découvrir un réchauffement spectaculaire du pôle sud de Neptune au cours des deux dernières années de leurs observations, lorsque les températures ont rapidement augmenté de 11 °C entre 2018 et 2020. Bien que le vortex polaire chaud de Neptune soit connu depuis de nombreuses années, un réchauffement polaire aussi rapide n'avait jamais été observé auparavant sur la planète.

"Nos données couvrent moins de la moitié d'une saison de Neptune, donc personne ne s'attendait à voir des changements importants et rapides", explique le co-auteur Glenn Orton, chercheur principal au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Caltech aux États-Unis.

Les astronomes ont mesuré la température de Neptune à l'aide de caméras thermiques qui fonctionnent en mesurant la lumière infrarouge émise par les objets astronomiques. Pour leur analyse, l'équipe a combiné toutes les images existantes de Neptune recueillies au cours des deux dernières décennies par des télescopes terrestres. Ils ont étudié la lumière infrarouge émise par une couche de l'atmosphère de Neptune appelée stratosphère. Cela a permis à l'équipe de dresser un tableau de la température de Neptune et de ses variations pendant une partie de son été austral.

Parce que Neptune se trouve à environ 4,5 milliards de kilomètres et qu'elle est très froide, la température moyenne de la planète atteignant environ -220°C, mesurer sa température depuis la Terre n'est pas une tâche facile. "Ce type d'étude n'est possible qu'avec des images infrarouges sensibles provenant de grands télescopes comme le VLT qui peuvent observer clairement Neptune, et celles-ci ne sont disponibles que depuis une vingtaine d'années", explique le co-auteur Leigh Fletcher, professeur à l'université de Leicester.

Environ un tiers de toutes les images prises provenaient de l'instrument VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed) sur le VLT de l'ESO dans le désert d'Atacama au Chili. Grâce à la taille du miroir et à l'altitude du télescope, la résolution et la qualité des données sont très élevées, offrant ainsi les images les plus claires de Neptune. L'équipe a également utilisé les données du télescope spatial Spitzer de la NASA et des images prises avec le télescope Gemini Sud au Chili, ainsi qu'avec le télescope Subaru, le télescope Keck et le télescope Gemini Nord, tous situés à Hawaï.

Les variations de température de Neptune étant si inattendues, les astronomes ne savent pas encore ce qui a pu les provoquer. Elles pourraient être dues à des changements dans la chimie de la stratosphère de Neptune, à des phénomènes météorologiques aléatoires, ou même au cycle solaire. D'autres observations seront nécessaires dans les années à venir pour explorer les raisons de ces fluctuations. Les futurs télescopes terrestres comme l'ELT (Extremely Large Telescope) de l'ESO pourraient observer les changements de température de ce type de manière plus détaillée, tandis que le télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA fournira de nouvelles cartes sans précédent de la chimie et de la température de l'atmosphère de Neptune.

"Je pense que Neptune est en soi très intrigante pour beaucoup d'entre nous, car nous en savons encore très peu sur elle", déclare Michael Roman. "Tout cela laisse entrevoir une image plus complexe de l'atmosphère de Neptune et de la façon dont elle évolue avec le temps".

Plus d'informations

 

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé “Sub-Seasonal Variation in Neptune’s Mid-Infrared Emission” publié aujourd’hui dans The Planetary Science Journal (doi:10.3847/PSJ/ac5aa4).

L’équipe est composée de  M. T. Roman and L. N. Fletcher (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), G. S. Orton (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, USA), T. K. Greathouse (Southwest Research Institute, San Antonio, TX, USA), J. I. Moses (Space Science Institute, Boulder, CO, USA), N. Rowe-Gurney (Department of Physics and Astronomy, Howard University, Washington DC, USA; Astrochemistry Laboratory, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA; Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA), P. G. J. Irwin (University of Oxford Atmospheric, Oceanic, and Planetary Physics, Department of Physics Clarendon Laboratory, Oxford, UK), A. Antuñano (UPV/EHU, Escuela Ingernieria de Bilbao, Spain), J. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, USA), Y. Kasaba (Planetary Plasma and Atmospheric Research Center, Graduate School of Science, Tohoku University, Japan), T. Fujiyoshi (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, HI, USA), I. de Pater (Department of Astronomy, University of California at Berkeley, CA, USA), et H. B. Hammel (Association of Universities for Research in Astronomy, Washington DC, USA).

L'Observatoire Européen Austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de découvrir les secrets de l'Univers pour le bénéfice de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires au sol de classe mondiale - que les astronomes utilisent pour s'attaquer à des questions passionnantes et transmettre la fascination de l'astronomie - et nous encourageons la collaboration internationale en astronomie. Créé en 1962 en tant qu'organisation intergouvernementale, l'ESO est aujourd'hui soutenu par 16 États membres (Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, France, Finlande, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi que par l'État hôte du Chili et l'Australie en tant que partenaire stratégique. Le siège de l'ESO ainsi que son centre d'accueil et son planétarium, l'ESO Supernova, sont situés près de Munich en Allemagne, tandis que le désert chilien d'Atacama, un endroit magnifique offrant des conditions uniques pour observer le ciel, accueille nos télescopes. L'ESO exploite trois sites d'observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son Very Large Telescope Interferometer, ainsi que deux télescopes de sondage, VISTA observant dans l'infrarouge et le VLT Survey Telescope observant dans la lumière visible. Toujours à Paranal, l'ESO accueillera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l'observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. Avec ses partenaires internationaux, l'ESO exploite APEX et ALMA à Chajnantor, deux installations qui observent le ciel dans le domaine millimétrique et submillimétrique. Au Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons "le plus grand œil au monde tourné vers le ciel" - l'Extremely Large Telescope de l'ESO. Depuis nos bureaux de Santiago du Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et nous nous engageons auprès des partenaires et de la société chiliens.

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Thierry Botti
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Observatoire des Sciences de l'Univers Institut Pythéas / CNRS - Aix-Marseille Université)
Marseille, France
Tel: +33 4 95 04 41 06
Email: thierry.botti@osupytheas.fr

Michael Roman
School of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
Email: m.t.roman@leicester.ac.uk

Glenn Orton
Caltech’s Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Pasadena, California, US
Email: glenn.s.orton@jpl.nasa.gov

Leigh Fletcher
School of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
Tel: + 44 (0)116 252 3585
Email: leigh.fletcher@le.ac.uk

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso2206.