Une équipe de recherche internationale, utilisant le laser à rayons X européen XFEL, a découvert de nouveaux détails sur la pluie de diamants sur des planètes comme Neptune et Uranus, révélant son effet potentiel sur leurs champs magnétiques et leur existence sur des exoplanètes plus petites. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs du XFEL européen soupçonnent des effets sur un champ magnétique complexe.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par Mungo Frost du centre de recherche SLAC en Californie a acquis de nouvelles connaissances sur la formation de pluies de diamants sur des planètes glacées telles que Neptune et Uranus, en utilisant le laser à rayons X européen XFEL à Schenefeld. Les résultats, qui ont maintenant été publiés dans la revue scientifique Astronomie naturellefournissent également des indices sur la formation des champs magnétiques complexes de ces planètes.
Lors de travaux antérieurs sur les lasers à rayons X, les scientifiques avaient déjà découvert que les diamants devaient se former à partir de composés carbonés à l’intérieur des grandes planètes gazeuses en raison de la haute pression qui y règne. Celles-ci s’enfonceraient alors plus profondément à l’intérieur des planètes sous la forme d’une pluie de pierres précieuses provenant des couches supérieures.
Le graphique montre la pluie de diamants à l’intérieur de la planète, composée de diamants s’enfonçant à travers la glace environnante. La pression et la température augmentent continuellement à mesure que l’on s’enfonce plus profondément dans la planète. Même dans les régions extrêmement chaudes, la glace reste en raison de la pression extrêmement élevée. Crédit : XFEL européen / Tobias Wüstefeld
Une nouvelle expérience menée au XFEL européen a montré que la formation de diamants à partir de composés carbonés commence déjà à des pressions et des températures plus basses que prévu. Pour les planètes gazeuses, cela signifie que la pluie de diamants se forme déjà à une profondeur inférieure à ce que l’on pensait et pourrait donc avoir une influence plus forte sur la formation des champs magnétiques. De plus, des pluies de diamants seraient également possibles sur des planètes gazeuses plus petites que Neptune et Uranus et appelées « mini-Neptunes ». De telles planètes n’existent pas dans notre système solaire, mais elles se présentent sous forme d’exoplanètes à l’extérieur de celui-ci.
En passant des couches externes aux couches internes des planètes, la pluie de diamants peut entraîner du gaz et de la glace, provoquant des courants de glace conductrice. Les courants de fluides conducteurs agissent comme une sorte de dynamo à travers laquelle se forment les champs magnétiques des planètes. « La pluie de diamants a probablement une influence sur la formation des champs magnétiques complexes d’Uranus et de Neptune », a déclaré Frost.
Station expérimentale HED au XFEL européen. Crédit/Copyright : XFEL européen / Jan Hosan
Le groupe a utilisé un film plastique fabriqué à partir du composé d’hydrocarbures polystyrène comme source de carbone. Sous une très haute pression, des diamants sont formés à partir de la feuille – un processus qui se déroule de la même manière qu’à l’intérieur des planètes et qui peut être imité au XFEL européen. Les chercheurs ont généré une haute pression et une température de plus de 2200 degrés Celsius qui règnent à l’intérieur des géantes gazeuses glacées à l’aide de cellules à tampons diamantés et de lasers. Les cellules du tampon fonctionnent comme un mini-étau dans lequel l’échantillon est pressé entre deux diamants. Grâce aux impulsions de rayons X européennes XFEL, le moment, les conditions et la séquence de formation des diamants dans la cellule de tampon peuvent être observés avec précision.
L’équipe de recherche internationale comprend également des scientifiques du XFEL européen, des centres de recherche allemands DESY à Hambourg et au Centre Helmholtz Dresden-Rossendorf, ainsi que d’autres instituts de recherche et universités de différents pays. Le consortium européen d’utilisateurs de XFEL HIBEF, impliquant les centres de recherche HZDR et DESY, a contribué de manière significative à ces travaux.
« Grâce à cette collaboration internationale, nous avons réalisé de grands progrès au XFEL européen et acquis de nouvelles connaissances remarquables sur les planètes glacées », explique Frost.
Pour en savoir plus sur cette étude, voir « Diamond Rain » sur Icy Planets: Unlocking Magnetic Field Mysteries.
