Le VLT révèle des éruptions stellaires 10 millions de fois plus puissantes que sur le Soleil

Les télescopes de l'ESO, comme le VLT, permettent de démontrer l'existence de taches stellaires sur d'autres étoiles que le Soleil. Celles sur les astres appelés étoiles de la branche horizontale extrême sont gigantesques et sont le lieu d'éruptions qui surpassent infiniment celles du Soleil.

Une équipe internationale d'astronomes de l'ESO, dirigée par Yazan Momany de l'Observatoire astronomique de Padoue de l'INAF, en Italie, vient de publier dans le célèbre journal Nature Astronomy un article dont on peut penser qu'il aurait retenu l'attention du regretté physicien solaire qu'était Jean-Claude Pecker.

En effet, les chercheurs annoncent que, grâce à des observations menées au long des années avec plusieurs instruments du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, dont Vimos, Flames et FORS2 au Paranal ou encore avec l'Ultracam installée sur le  New Technology Telescope de l'Observatoire de La Silla, également au Chili, ils ont obtenu un résultat qui aurait sans doute stupéfié Galilée : la mise en évidence de l'équivalent des taches solaires sur des étoiles.

Des éruptions des millions de fois plus puissantes que sur le Soleil

Non seulement il ne s'agit pas de n'importe quelles étoiles mais les tailles des taches sont gigantesques, jusqu'à occuper un quart de la surface de ces étoiles, et elles peuvent être le lieu d'éruptions stellaires jusqu'à des millions de fois plus énergétique que celles associées aux taches solaires.

En l'occurrence, les astronomes ont étudié de plus près ce que l'on appelle des étoiles de la branche horizontale extrême (étoile EHB ou extreme horizontal branch star en anglais) et, dans le cas présent, elles se trouvent dans 3 amas globulaires. Il s'agit en général d'astres ayant environ la moitié de la masse du Soleil mais quatre à cinq fois plus chauds et qui occupent une place spéciale dans le fameux diagramme de Hertzsprung-Russell. Ce sont de vieilles étoiles évoluées d'après la théorie de l'évolution stellaire.

Les taches sur les étoiles de la branche horizontale extrême (à droite) semblent être très différentes des taches solaires sombres que l'on voit à la surface du Soleil (à gauche), mais toutes deux sont causées par des champs magnétiques. Les taches sur ces étoiles extrêmes sont plus brillantes et plus chaudes que la surface stellaire environnante, contrairement au Soleil où nous voyons des taches sombres sur la surface solaire qui sont plus froides que leur environnement. Les taches sur les étoiles de la branche horizontale extrême sont également beaucoup plus grandes que les taches solaires, couvrant jusqu'à un quart de la surface de l'étoile. Bien que la taille des taches solaires varie, une taille typique se situe autour d'une planète de la taille de la Terre, soit 3.000 fois plus petite qu'une tache géante sur une étoile à branche horizontale extrême. © ESO/L. Calçada, INAF-Padua/S. Zaggia

Elles ont commencé leur vie avec des masses comparables à celles du Soleil mais, en devenant des géantes rouges, les instabilités qui conduisent à l'expulsion de vents stellaires violents ont conduit à la perte de presque toutes les couches d'hydrogène entourant le cœur de ces étoiles où se produisent encore des réactions thermonucléaires faisant brûler de l'hélium. Près de 85 % de la masse de l'enveloppe d'hydrogène initiale peut ainsi avoir disparu, laissent presque voir un cœur d'hélium avec une température de surface d'environ 25.000 K. Ce qui veut dire que ces astres apparaissent comme des sources très lumineuses dans l'ultraviolet.

En fait, cela fait des décennies que les EHB font l'objet de l'attention des astrophysiciens. Dans le communiqué de l'ESO accompagnant la publication de l'article dans Nature Astronomy, Yazan Momany précise à leur sujet que « ces étoiles chaudes et petites sont spéciales parce que nous savons qu'elles ne passeront pas par l'une des phases finales de la vie d'une étoile typique et qu'elles mourront prématurément. Dans notre Galaxie, ces objets chauds particuliers sont généralement associés à la présence d'une étoile compagnon à proximité ».

Curieusement, ce n'était pas le cas des EHB étudiées par Momany et ses collègues. Par contre, les chercheurs ont mis en évidence des changements réguliers de luminosité sur des périodes allant de seulement quelques jours à plusieurs semaines. Comme l'explique toujours dans le communiqué de l'ESO, Simone Zaggia, coautrice de l'étude de l'Observatoire astronomique de Padoue de l'INAF, elle et ses collègues ont dû se rendre à l'évidence : « Après avoir éliminé tous les autres scénarios, il ne restait qu'une seule possibilité pour expliquer les variations de luminosité observées. Ces étoiles doivent être parsemées de taches ! ».

Des taches stellaires magnétiques géantes persistantes

Mais, pour un physicien solaire habitué à celles de notre étoile favorite, elles sont atypiques car, si elles sont également causées par des champs magnétiques, elles sont plus chaudes et donc plus brillantes que dans les régions de la surface des EHB qui sont dépourvues de taches. Dans le cas du Soleil, les champs magnétiques inhibant localement la convection du plasma solaire, il est plus froid au niveau des taches, ce qui explique que, par contraste, elles apparaissent noires sur la surface solaire.

Autres différences, en plus d'être comparativement nettement plus grandes et plus chaudes que dans le cas du Soleil, les taches magnétiques géantes des EHB sont aussi apparemment nettement plus persistantes. Elles peuvent durer des décennies alors que leurs cousines solaires ne durent que de quelques jours à quelques mois. Surtout, comme l'explique le coauteur de l'étude, Henri Boffin -- un astronome du siège de l'ESO en Allemagne --, les taches sont le lieu de processus de reconnexions magnétiques encore plus énergétiques : « Elles sont similaires aux éruptions que nous voyons sur notre propre Soleil, mais dix millions de fois plus énergétiques. Un tel comportement n'était certainement pas attendu et souligne l'importance des champs magnétiques pour expliquer les propriétés de ces étoiles ».

Des astronomes utilisant les télescopes de l'ESO ont découvert des taches géantes à la surface d'étoiles extrêmement chaudes cachées dans des amas stellaires. Cette vidéo offre un résumé de cette découverte. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

De ces découvertes, un autre coauteur de l'article de Nature Astronomy, l'astronome David Jones, de l'Instituto de Astrofísica de Canarias, en Espagne, en tire la conclusion suivante :

« L'idée générale est que les changements de luminosité de toutes les étoiles chaudes - des jeunes étoiles semblables au Soleil aux vieilles étoiles de la branche horizontale extrême et aux naines blanches mortes depuis longtemps - pourraient tous être liés. Ces objets peuvent donc être compris comme souffrant collectivement de taches magnétiques à leur surface » .

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/etoile-vlt-revele-eruptions-stellaires-10-millions-fois-plus-puissantes-soleil-60221/?fbclid=IwAR3gRkhIaP0KUVgQ2BMqJf11LJ-1qQccfnWLSP7pyM2QpJ84u0kBxLOXT4A#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura