Astérosismologie et activité magnétique

Le satellite CoRoT révèle le cycle magnétique d’une étoile

Une équipe internationale [1] menée par un astrophysicien du CEA (Laboratoire AIM- Service d’Astrophysique du CEA-Irfu) a observé pour la première fois le cycle d’activité magnétique dans une étoile en utilisant la technique de sismologie stellaire, étude des vibrations d’un astre. L’étude de HD49933 par le satellite CoRoT a ainsi révélé un cycle d’activité magnétique, identique à celui observé dans le Soleil mais beaucoup plus court. Ce résultat ouvre la voie à l’étude via l’astérosismologie de nombreuses étoiles afin de mieux comprendre les mécanismes responsables des cycles d’activité, celui du Soleil inclus. Ces travaux sont publiés dans la revue Science datée du 27 août 2010.

Un des plus courts cycles d’activité stellaire connu

Le cycle d’activité magnétique du Soleil a une période de 11 ans et se manifeste par l’apparition de taches solaires et à travers l’éjection de particules, phénomènes qui augmentent lors du maximum d’activité. Cependant les détails complexes des mécanismes à l’origine de ces événements ne sont pas encore bien compris et l’étude des cycles d’autres étoiles est nécessaire. Grâce au satellite CoRoT, les scientifiques ont analysé les variations temporelles des oscillations de l’étoile HD49933, une étoile située à 100 années-lumière dans la constellation de la Licorne. La technique de sismologie stellaire couplée à l’utilisation d’un satellite permet de sonder des étoiles lointaines avec une bonne couverte temporelle. Les chercheurs ont analysé les infimes variations de lumière émise par l’étoile HD49933 durant deux périodes étalées sur une année et découvert que le cycle de l’étoile était d’environ 120 jours (entre 120 et 200 jours, de futures observations permettront d’affiner cette valeur). Ceci constitue l’un des plus courts cycles d’activité connu.

Ces trois figures montrent l’évolution dans le temps depuis février 2007 des mesures effectuées par les scientifiques grâce aux données recueillies par le satellite CoRoT. Le graphique du haut indique les variations d’amplitude du signal tandis que celui du milieu décrit les variations de fréquences. Les deux graphiques indiquent la même modulation périodique mais en opposition de phase (les variations croissantes ou décroissantes vont dans un sens opposé, le maximum d’une courbe correspondant au minimum de l’autre). Ce comportement est identique à celui du cycle d’activité solaire mais sur une période beaucoup plus courte, environ 120 jours. Le minimum d’activité de l’étoile correspond au moment où l’amplitude du signal est maximum. La variable du graphique du bas traduit l’évolution des taches à la surface de l’étoile à l’image des taches solaires, signatures de l’activité magnétique de l’étoile. Une variation périodique est également détectée mais légèrement décalée dans le temps par rapport aux deux courbes supérieures. Les chercheurs interprètent cette différence par l’inclinaison de l’axe de rotation de l’étoile par rapport à l’observateur, 17 degrés pour HD49933 alors qu’elle est de 90 degrés dans le cas du Soleil.

Des perspectives prometteuses

La sismologie stellaire s’avère donc être un moyen particulièrement bien adapté pour l’étude des cycles d’activité magnétiques des étoiles. Complémentaire des techniques d’observations plus classiques (spectroscopie, polarimétrie, photométrie..), elle permet grâce à l’usage de satellites de sonder des étoiles plus lointaines. Les scientifiques vont poursuivre l’étude d’autres étoiles grâce au satellite CoRoT mais également appliquer cette méthode aux données délivrées par la mission Kepler, lancée le 7 mars 2009 par la NASA, et qui observera des milliers d’étoiles. Les chercheurs ont montré que HD49933 possède un cycle d’activité court, détectable sur une période d’observation relativement courte. On peut donc s’attendre à de nouvelles découvertes durant la durée de vie de ces deux missions spatiales.

Contact : Rafael Garcia

Publication :

« CoRoT reveals a magnetic activity cycle in a Sun-like star»
Rafael A. Garcia(1), Savita Mathur(2), David Salabert(3,4), Jerome Ballot(5), Clara Regulo(3,4), Travis Metcalfe(2), Annie Baglin(6), revue Science, Vol 329, 27 août 2010, Vol 329, N. 5995, p. 1032
pour une version electronique, fichier pdf
(1) Laboratoire AIM (CEA-Irfu, CNRS, université Paris Diderot-Paris 7) (F), (2) HAO/NCAR (USA), (3) IAC (SP), (4) Université La Laguna (SP), (5) Obs. Midi-Pyrénées (F), (6) Obs. de Paris (F)

Voir : le texte du communiqué de presse commun CEA-CNES-CNRS
Press release from NCAR (in english)

Voir également : – « Pulsations d’étoiles » , octobre 2009
: – « Tremblements stellaires » , mars 2010

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] CoRoT. Le satellite CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits) est une mission développée par le CNES en collaboration avec le programme scientifique de l’ESA, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, l’Allemagne et l’Espagne. Le satellite a été lancé en décembre 2006. 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.

Rédaction: R. Garcia, S. Mathur, C. Gouiffès