Pour la première fois après trente-six ans de tentatives infructueuses, des astronomes ont enfin réussi à observer des aurores spectaculaires sur Neptune, la planète géante la plus éloignée de notre système solaire. Cette découverte a été publiée dans la revue Nature Astronomy et repose sur les observations puissantes du télescope spatial James Webb (JWST), qui a détecté un phénomène auroral inédit s'étendant jusqu'aux latitudes équatoriales, à la différence des aurores typiques que l'on observe généralement aux pôles de notre planète.

Sur Terre, les aurores boréales et australes illuminent notre ciel avec leurs couleurs vibrantes, résultant de l'interaction entre les particules solaires et les gaz de notre atmosphère, concentrée aux pôles où le champ magnétique de la Terre guide ces flux énergétiques. Cependant, Neptune nous montre que ce magnifique spectacle céleste n'est pas exclusif à notre planète.

D'autres corps célestes comme Mars, Jupiter, Saturne et Uranus, ainsi que certaines de leurs lunes, présentent aussi des manifestations aurorales fascinantes qui continuent d'étonner les astronomes. Par exemple, sur Saturne, ces aurores apparaissent sous forme de rayons ultraviolets, invisibles à l'œil nu, mais d'une intensité tout aussi fascinante.

Il faut se rappeler que déjà en 1989, la sonde Voyager 2 de la NASA avait survolé Neptune et y avait détecté des indices d'une potentielle activité aurorale, révélant un champ magnétique qui présente une inclination unique de 47 degrés par rapport à l'axe de rotation de la planète. Les tentatives ultérieures pour capter visuellement ces lumières célestes, y compris avec le télescope Hubble, avaient toutes échoué jusqu'à présent.

Henrik Melin, planétologue à l'Université de Northumbria et coauteur de l'étude, a déclaré au New York Times : « Les astronomes cherchent à détecter les aurores de Neptune depuis des décennies, sans succès. » Heureusement, grâce aux capacités infrarouges du JWST, cette quête a finalement porté ses fruits. L'astronome Heidi Hammel a même plaisanté sur le fait que si le JWST pouvait observer les premières galaxies de l'univers, il devait également être capable de détecter les aurores de Neptune, ce qui a été effectivement le cas.

L'instrument essentiel pour cette observation était NIRSpec, un spectrographe proche infrarouge du JWST, qui a permis à l'équipe de recherche d'observer les premières aurores de Neptune en juin 2023. Contrairement à celles de la Terre, ces aurores apparaissent à des latitudes intermédiaires sur Neptune, offrant une toute nouvelle perspective.

L'analyse spectroscopique a également fourni des données précieuses sur la composition et la température de l'ionosphère de Neptune. Les scientifiques ont découvert une raie d'émission caractéristique, révélant la présence du cation trihydrogène (H₃⁺), une molécule historiquement liée aux phénomènes auroraux. Sur les images traitées à partir des données de Webb, ces aurores sont visibles sous forme de taches cyan distinctes.

Hammel a noté que « H₃⁺ s’est révélé être un marqueur d’activité aurorale sur toutes les géantes gazeuses, incluant Jupiter, Saturne et Uranus. Nous nous attendions à l'observer également sur Neptune, que nous avons scrutée des années durant avec les meilleurs instruments terrestres. » Grâce à Webb, les astronomes ont enfin obtenu une preuve directe de ces phénomènes fascinants.

Les révélations du JWST permettent également d'éclaircir une question longtemps restée sans réponse : pourquoi ces aurores n'avaient-elles pas été détectées jusqu'à présent ? La sonde Voyager 2 avait mesuré une température d'environ 400 °C dans la haute atmosphère de Neptune en 1989. Aujourd'hui, cette température a chuté à environ 93 °C, rendant les aurores moins lumineuses.

Cependant, cette baisse de température soulève une autre question intrigante : qu'est-ce qui a causé un aussi grand refroidissement atmosphérique ? Les astronomes, dont Hammel, espèrent que les futures observations prévues pour 2026 fourniront davantage d'éclaircissements sur ce mystère fascinant.