Un cycle d'activité analogue à celui du Soleil découvert dans une étoile lointaine

Grâce aux données du satellite CoRoT (Convection, Rotations et Transits planétaires) du CNES, une équipe internationale (1), incluant des chercheurs français du CEA, de l’Observatoire de Midi-Pyrénées et de l’Observatoire de Paris, décèle dans une étoile située à 100 années-lumière un cycle d’activité magnétique analogue à celui du Soleil. Ce résultat, obtenu pour la première fois par la technique de sismologie stellaire, est publié le 27 août 2010 dans Science.

Vue d'artiste - Crédits : Instituto de Astrofisica de Canarias / ESA/ SOHO

CoRoT s’intéresse aux oscillations des étoiles. À l’instar des instruments de musique, toutes les étoiles oscillent dans différents modes, caractéristiques de leur structure sphérique (2). L’un des objectifs de la mission est de détecter ces oscillations, et en particulier des oscillations analogues à celles observées dans le Soleil. La mesure de leur fréquence, de leur l’amplitude et de leur durée de vie apporte des informations sur l’état physique interne de l’étoile. Cette technique dite de « sismologie stellaire » présente l’avantage d’ausculter des étoiles lointaines, à des distances bien supérieures à ce que permettent les techniques d’observation classiques.

Elle a ainsi permis aux auteurs de l’article d’analyser les variations au cours du temps de ces oscillations dans l’étoile HD49933 située à 100 années-lumière dans la constellation de la Licorne, à l’est d’Orion. Les infimes variations de leurs fréquences et de leurs amplitudes ont une périodicité d’environ 120 jours. Les scientifiques attribuent ces variations à l’activité magnétique qui entraîne des modifications dans la structure de l’étoile et en particulier dans la répartition des taches stellaires en surface, comparables aux taches solaires. Bien que de tels phénomènes aient déjà été observés dans certaines étoiles, c’est la première fois qu’ils le sont par la sismologie stellaire.

« Nous avons découvert un cycle d’activité magnétique sur cette étoile, semblable à ce que nous observons dans le Soleil. Ceci nous permettra d’examiner potentiellement des centaines d’étoiles », explique Jérôme Ballot, coauteur du papier.

Cette technique ouvre la voie à l’observation de l’activité magnétique de plusieurs centaines d’autres étoiles. Elle aidera à mieux comprendre comment les cycles d’activité magnétique diffèrent d’une étoile à l’autre et à percevoir les mécanismes qui les sous-tendent. L’enjeu est aussi de lever le voile sur les processus qui régissent l’activité magnétique au cœur du Soleil, de mieux cerner les effets induits sur la Terre comme un éventuel impact sur le climat, et d’améliorer les prévisions du cycle solaire et des orages géomagnétiques, à l’origine d’importantes perturbations sur les réseaux électriques et de communication.

« Pour la première fois, la sismologie démontre sa capacité à fournir des outils pour accéder aux indicateurs à long terme et à grande échelle de l’activité magnétique. Ce résultat pionnier sera complété par les missions actuelles et futures », explique Annie Baglin, coauteur du papier et responsable scientifique de la mission CoRoT au Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique de l’Observatoire de Paris.

L’équipe espère également comprendre comment les étoiles peuvent accueillir des planètes, en particulier celles qui seraient capables d’abriter des formes de vie. « Comprendre l’activité des étoiles abritant des planètes sera nécessaire parce que les conditions magnétiques à la surface de l’étoile pourraient influer sur la zone où la vie pourrait se développer », explique Rafael Garcia, auteur principal de l’étude et chercheur au CEA.

Les scientifiques ont examiné 187 jours de données recueillies par CoRoT, réparties sur deux périodes distantes d’un an.

CoRoT avait déjà montré que l’étoile HD49933 était plus grosse et plus chaude que le Soleil. Il révèle aujourd’hui que son cycle magnétique est beaucoup plus court. C’est important car cela permet d’observer un cycle entier plus rapidement que le cycle du Soleil qui dure onze ans, et de glaner plus rapidement des renseignements sur les cycles magnétiques.

Les scientifiques prévoient d’étendre leurs observations à d’autres étoiles grâce à CoRoT, mais aussi à la mission Kepler de la NASA lancée en mars 2009. Celle-ci fournira des données continues sur trois à cinq ans sur des milliers d’étoiles.

« S’il s’avère que le cycle court magnétique est commun aux étoiles, il sera possible d’en observer un grand nombre de façon complète au cours des missions CoRoT et Kepler », affirment les auteurs du document.

L’équipe envisage de confirmer l’activité magnétique de l’étoile par des observations complémentaires sur des télescopes au sol. Elle espère en particulier obtenir une mesure plus précise de la durée de ce cycle, dès que l’étoile HD49933 sera de nouveau observable, c’est-à-dire au début de l’hiver.

La mission CoRoT :
Lancé le 27 décembre 2006, CoRoT a été développé et est exploité par l’Agence spatiale française (CNES) en lien avec ses partenaires nationaux (Observatoire de Paris et CNRS-INSU) et internationaux (Autriche, Allemagne, Belgique, Brésil, Espagne et l’Agence spatiale européenne). CoRoT est équipé d’un télescope de 27 centimètres de diamètre, associé à une caméra composée de 4 détecteurs CCD (charge-coupled device), sensible aux très petites variations d’intensité lumineuse des étoiles.

Notes :

(1) L’équipe internationale comprend des scientifiques français du Laboratoire AIM (CEA-Irfu, CNRS, université Paris Diderot-Paris 7), de l’Observatoire de Midi-Pyrénées (LATT : CNRS, université de Toulouse, OMP-INSU) et de l’Observatoire de Paris (LESIA : Observatoire de Paris, CNRS, université Pierre et Marie Curie, université Paris Diderot-Paris 7) ; espagnols de l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ; et américains du National Center for Atmospheric Research (NCAR).

(2) Tous les corps, et en particulier les étoiles, peuvent être le siège de vibrations périodiques. Si ces vibrations ont des fréquences « audibles », c’est-à-dire sensibles à nos oreilles, nous les appelons des sons. Les instruments de musique en sont l’exemple le plus agréable. Les fréquences de ces vibrations nous renseignent sur la structure du corps. On sait bien qu’une assiette fêlée « sonne » différemment d’une assiette en bon état, et qu’en modifiant la tension d’une corde de violon on change le son qu’elle émet lorsqu’elle est excitée par l’archet.