Les aurores boréales se produisent lorsque des particules énergétiques, souvent issues du Soleil, sont piégées dans le champ magnétique d'une planète et finissent par heurter la haute atmosphère. L'énergie libérée lors de ces collisions crée la lueur caractéristique de Neptune.
Par le passé, les astronomes ont observé des indices fascinants d'activité aurorale sur Neptune, par exemple lors du survol de la sonde Voyager 2 de la NASA en 1989. Cependant, l'imagerie et la confirmation des aurores sur Neptune ont longtemps échappé aux astronomes, malgré des détections réussies sur Jupiter, Saturne et Uranus. Neptune était la pièce manquante du puzzle pour détecter les aurores sur les planètes géantes de notre système solaire.
« Il s'avère que l'imagerie de l'activité aurorale sur Neptune n'a été possible que grâce à la sensibilité proche infrarouge de Webb », a déclaré l'auteur principal, Henrik Melin, de l'Université de Northumbria, qui a mené la recherche alors qu'il était à l'Université de Leicester. « C'était vraiment impressionnant de voir non seulement les aurores, mais aussi le détail et la clarté de leur signature. » Les résultats de l'équipe ont été publiés dans Nature Astronomy.
Les données ont été obtenues en juin 2023 grâce au spectrographe proche infrarouge de Webb. Outre l'image de la planète, les astronomes ont obtenu un spectre permettant de caractériser la composition et de mesurer la température de la haute atmosphère de la planète (l'ionosphère). Pour la première fois, ils ont découvert une raie d'émission extrêmement marquée, signe de la présence du cation trihydrogène (H3 + ) , susceptible d'être créé par les aurores boréales. Sur les images de Neptune prises par Webb, l' aurore boréale apparaît sous forme de taches cyan.
« H3 + a été un indicateur clair d'activité aurorale sur toutes les géantes gazeuses – Jupiter, Saturne et Uranus –, et nous nous attendions à observer la même chose sur Neptune, alors que nous étudiions la planète au fil des ans avec les meilleures installations terrestres disponibles », a expliqué Heidi Hammel de l'Association des universités de recherche en astronomie, scientifique interdisciplinaire de Webb et responsable du programme d'observation à temps garanti dans le cadre duquel les données ont été obtenues. « Seule une machine comme Webb nous a finalement permis d'obtenir cette confirmation. »
L'activité aurorale observée sur Neptune est également sensiblement différente de celle que nous avons l'habitude d'observer sur Terre, voire sur Jupiter ou Saturne. Au lieu d'être confinées aux pôles Nord et Sud de la planète, les aurores boréales de Neptune se situent aux latitudes moyennes de la planète, comme l'Amérique du Sud sur Terre.
Observations de Neptune par le JWST NIRSpec. Crédit : Nature Astronomy (2025). DOI : 10.1038/s41550-025-02507-9
Cela est dû à l'étrange nature du champ magnétique de Neptune, initialement découvert par Voyager 2 en 1989, qui est incliné de 47 degrés par rapport à l'axe de rotation de la planète. L'activité aurorale étant localisée là où les champs magnétiques convergent vers l'atmosphère de la planète, les aurores de Neptune sont éloignées de ses pôles de rotation.
La détection révolutionnaire des aurores de Neptune nous aidera à comprendre comment le champ magnétique de Neptune interagit avec les particules qui s'échappent du soleil vers les confins de notre système solaire, une fenêtre totalement nouvelle sur la science atmosphérique des géantes de glace.
À partir des observations de Webb, l'équipe a également mesuré la température de la partie supérieure de l'atmosphère de Neptune pour la première fois depuis le survol de Voyager 2. Ces résultats suggèrent pourquoi les aurores boréales de Neptune sont restées si longtemps cachées aux astronomes.
« J'ai été stupéfait : la haute atmosphère de Neptune s'est refroidie de plusieurs centaines de degrés », a déclaré Melin. « En fait, la température en 2023 était à peine plus de la moitié de celle de 1989. »
Au fil des ans, les astronomes ont prédit l'intensité des aurores boréales de Neptune en se basant sur la température enregistrée par Voyager 2. Une température nettement plus froide entraînerait des aurores beaucoup plus faibles. Cette température froide explique probablement pourquoi les aurores boréales de Neptune sont restées si longtemps indétectables. Ce refroidissement spectaculaire suggère également que cette région de l'atmosphère peut subir de profonds changements, même si la planète est située plus de 30 fois plus loin du Soleil que la Terre.
Forts de ces nouvelles découvertes, les astronomes espèrent désormais étudier Neptune avec Webb sur un cycle solaire complet, une période d'activité de 11 ans alimentée par le champ magnétique solaire. Ces résultats pourraient éclairer l'origine de l'étrange champ magnétique de Neptune et même expliquer son inclinaison.
« Alors que nous nous tournons vers l'avenir et rêvons de futures missions vers Uranus et Neptune, nous savons désormais combien il sera important de disposer d'instruments réglés sur les longueurs d'onde de la lumière infrarouge pour continuer à étudier les aurores », a ajouté Leigh Fletcher, de l'Université de Leicester, co-auteur de l'article. « Cet observatoire a enfin ouvert la voie à cette dernière ionosphère, jusqu'alors cachée, des planètes géantes. » Ces observations, dirigées par Fletcher, ont été réalisées dans le cadre du programme d'observation à temps garanti 1249 de Hammel
Plus d'informations : Henrik Melin et al., Découverte d'aurores H3 + et infrarouges à Neptune avec JWST, Nature Astronomy (2025). DOI : 10.1038/s41550-025-02507-9
Fourni par le Space Telescope Science Institute
« Il s'avère que l'imagerie de l'activité aurorale sur Neptune n'a été possible que grâce à la sensibilité proche infrarouge de Webb », a déclaré l'auteur principal, Henrik Melin, de l'Université de Northumbria, qui a mené la recherche alors qu'il était à l'Université de Leicester. « C'était vraiment impressionnant de voir non seulement les aurores, mais aussi le détail et la clarté de leur signature. » Les résultats de l'équipe ont été publiés dans Nature Astronomy.
Les données ont été obtenues en juin 2023 grâce au spectrographe proche infrarouge de Webb. Outre l'image de la planète, les astronomes ont obtenu un spectre permettant de caractériser la composition et de mesurer la température de la haute atmosphère de la planète (l'ionosphère). Pour la première fois, ils ont découvert une raie d'émission extrêmement marquée, signe de la présence du cation trihydrogène (H3 + ) , susceptible d'être créé par les aurores boréales. Sur les images de Neptune prises par Webb, l' aurore boréale apparaît sous forme de taches cyan.
« H3 + a été un indicateur clair d'activité aurorale sur toutes les géantes gazeuses – Jupiter, Saturne et Uranus –, et nous nous attendions à observer la même chose sur Neptune, alors que nous étudiions la planète au fil des ans avec les meilleures installations terrestres disponibles », a expliqué Heidi Hammel de l'Association des universités de recherche en astronomie, scientifique interdisciplinaire de Webb et responsable du programme d'observation à temps garanti dans le cadre duquel les données ont été obtenues. « Seule une machine comme Webb nous a finalement permis d'obtenir cette confirmation. »
L'activité aurorale observée sur Neptune est également sensiblement différente de celle que nous avons l'habitude d'observer sur Terre, voire sur Jupiter ou Saturne. Au lieu d'être confinées aux pôles Nord et Sud de la planète, les aurores boréales de Neptune se situent aux latitudes moyennes de la planète, comme l'Amérique du Sud sur Terre.
Cela est dû à l'étrange nature du champ magnétique de Neptune, initialement découvert par Voyager 2 en 1989, qui est incliné de 47 degrés par rapport à l'axe de rotation de la planète. L'activité aurorale étant localisée là où les champs magnétiques convergent vers l'atmosphère de la planète, les aurores de Neptune sont éloignées de ses pôles de rotation.
La détection révolutionnaire des aurores de Neptune nous aidera à comprendre comment le champ magnétique de Neptune interagit avec les particules qui s'échappent du soleil vers les confins de notre système solaire, une fenêtre totalement nouvelle sur la science atmosphérique des géantes de glace.
À partir des observations de Webb, l'équipe a également mesuré la température de la partie supérieure de l'atmosphère de Neptune pour la première fois depuis le survol de Voyager 2. Ces résultats suggèrent pourquoi les aurores boréales de Neptune sont restées si longtemps cachées aux astronomes.
« J'ai été stupéfait : la haute atmosphère de Neptune s'est refroidie de plusieurs centaines de degrés », a déclaré Melin. « En fait, la température en 2023 était à peine plus de la moitié de celle de 1989. »
Au fil des ans, les astronomes ont prédit l'intensité des aurores boréales de Neptune en se basant sur la température enregistrée par Voyager 2. Une température nettement plus froide entraînerait des aurores beaucoup plus faibles. Cette température froide explique probablement pourquoi les aurores boréales de Neptune sont restées si longtemps indétectables. Ce refroidissement spectaculaire suggère également que cette région de l'atmosphère peut subir de profonds changements, même si la planète est située plus de 30 fois plus loin du Soleil que la Terre.
Forts de ces nouvelles découvertes, les astronomes espèrent désormais étudier Neptune avec Webb sur un cycle solaire complet, une période d'activité de 11 ans alimentée par le champ magnétique solaire. Ces résultats pourraient éclairer l'origine de l'étrange champ magnétique de Neptune et même expliquer son inclinaison.
« Alors que nous nous tournons vers l'avenir et rêvons de futures missions vers Uranus et Neptune, nous savons désormais combien il sera important de disposer d'instruments réglés sur les longueurs d'onde de la lumière infrarouge pour continuer à étudier les aurores », a ajouté Leigh Fletcher, de l'Université de Leicester, co-auteur de l'article. « Cet observatoire a enfin ouvert la voie à cette dernière ionosphère, jusqu'alors cachée, des planètes géantes. » Ces observations, dirigées par Fletcher, ont été réalisées dans le cadre du programme d'observation à temps garanti 1249 de Hammel
Plus d'informations : Henrik Melin et al., Découverte d'aurores H3 + et infrarouges à Neptune avec JWST, Nature Astronomy (2025). DOI : 10.1038/s41550-025-02507-9
Fourni par le Space Telescope Science Institute
