jeudi 19 novembre 2020
La magnétosphère d’Uranus est la plus exotique et une des moins bien connues des magnétosphères planétaires du Système solaire. Un chercheur au LESIA propose le premier modèle physique de la magnétosphère d’Uranus en période de solstice, lorsque son axe de rotation pointe vers le Soleil ou dans la direction opposée.
Uranus n’a été explorée qu’une seule fois, en janvier 1986, à l’occasion d’un rapide survol de la planète par la sonde Voyager 2 au cours duquel des données précises sur la rotation de la planète et son champ magnétique interne ont pu être récoltées. Le court passage de la sonde dans la magnétosphère n’a évidemment pas permis d’en déterminer ni la structure tridimensionnelle à grande échelle, ni la dynamique. Celles-ci ont finalement pu être mises en évidence bien des années plus tard, dans des simulations numériques. Cependant, l’interprétation des structures magnétiques observées dans les simulations n’est réellement possible qu’à l’aide d’un modèle physique cohérent. Celui-ci qui doit pouvoir décrire, en termes de processus physiques simples, l’histoire d’une ligne de champ magnétique planétaire à partir de son apparition à la surface de la planète.
Un tel modèle applicable à toute magnétosphère de type Uranus en période de solstice a été publié par un chercheur du LESIA dans un article mis en avant par la revue Astronomy and Astrophysics, publié le 16 novembre 2020.
Une des principales conclusions de l’article, basée sur une version quelque peu simplifiée du problème initial, est que dans le repère de la planète, et en période de solstice, toutes les lignes de champ magnétique de la planète subissent un mouvement continu d’étirement et de torsion en aval de la planète, c’est-à-dire dans la direction anti-solaire. Ce mouvement se poursuit pendant un temps virtuellement infini, jusqu’à ce que les lignes atteignent une forme en double hélice dont les pieds correspondent aux pôles magnétiques de la planète. Dans le repère de la planète le mouvement des lignes magnétiques est spiraliforme, comme celui d’une particule fluide dans une tornade.
En jaune, surface en forme de vortex montrant le mouvement dans le temps des points qui composent deux lignes magnétiques tronquées (l’une rouge, l’autre bleue). Le mouvement conduit inexorablement les deux lignes vers le centre des deux vortex représenté par les deux lignes grises formant une double hélice. Les deux pieds de la double hélice indiquent les deux pôles magnétiques à la surface de la planète.
Le processus d’accumulation de champ magnétique imposé par les mouvements tourbillonnaires ne peut être stationnaire au sens strict et des reconfigurations soudaines et catastrophiques de la magnétosphère doivent se produire sur une échelle de temps inconnue, mais assurément bien plus longue que la période de rotation de la planète.
Le prochain solstice sur Uranus aura lieu en 2028, 42 ans après le précédent qui a eu lieu en 1986, l’année du survol de Voyager 2.
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