24/10/2015

Les étoiles apparaissent comme des aimants géants

Des astronomes viennent pour la première fois de sonder les champs magnétiques régnant à l'intérieur des étoiles et ont découvert que leur cœur était extrêmement magnétisé.



C'est en utilisant la technique de l'asterosismologie, l'étude des ondes de matière se propageant à l'intérieur des étoiles que les chercheurs ont réussi à quantifier les champs magnétiques présents au plus profond d'étoiles de type géantes rouges, des étoiles plus évoluées que le Soleil. Les ondes de matière sont l'équivalent d'ondes sonores, il s'agit de perturbations qui visibles à la surface des étoiles par une oscillation caractéristique et ayant une origine à l'intérieur des couches de plasma des étoiles. Ces ondes sont produites par les turbulences multiples de l'étoile.

Vue d'artiste du piègaeage des ondes de matière par les champs magnétiques
dans le coeur d'une géante rouge (échelle non respectée)
Rafael A. García (SAp CEA), Kyle Augustson (HAO),
Jim Fuller (Caltech) & Gabriel Pérez (SMM, IAC),
L'asterosismologie est surtout bien adaptée sur les étoiles géantes, ce qui explique que l'on connait encore très mal la structure interne de notre propre étoile. Le cœur d'une étoile géante rouge est plus dense que celui d'une étoile plus jeune comme le Soleil. De ce fait, les ondes acoustiques ne se réfléchissent pas sur le cœur mais se transforment en ondes de matière et peuvent pénétrer à l'intérieur du cœur de l'étoile.  
La conversion des ondes acoustiques en ondes de matière a des conséquences importantes sur les oscillations de l'étoile géante rouge. Cette oscillation prend des formes différentes en fonction de la structure interne de l'étoile et de sa taille.
Lorsque des champs magnétiques puissants sont présents dans le cœur d'une étoile, ils peuvent stopper la propagation des ondes de matière et les contenir à l'intérieur du cœur. Pour décrire ce phénomène Jim Fuller a inventé le terme "effet de serre magnétique".  A l'image des gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre qui piègent l'énergie thermique, les champs magnétiques du cœur de l'étoile piègent l'énergie associée aux ondes acoustiques. Ce piégeage a pour effet de modifier les modes d'oscillation visibles à la surface de l'étoile.
Un mode d'oscillation particulier, appelé mode dipolaire a notamment pour effet de faire varier la luminosité de la géante rouge différemment entre ses deux hémisphères. Ces infimes variations de luminosités ont pu être observées grâce au télescope spatial Kepler en 2013 sur un échantillon de géantes rouges. C'est grâce à ces observations que l'équipe de Fuller a déduit l'intensité des champs magnétiques présents dans le cœur des étoiles, et il est gigantesque : 10 millions de fois plus intense que le champ magnétique de la Terre...

Une meilleure compréhension des champs magnétiques internes des étoiles pourra aider à élucider l'origine des champs magnétiques extrêmes qui peuvent exister à la surface de certaines étoiles à neutrons ou même de naines blanches, deux formes ultimes d'étoiles ayant justement pour origine les géantes rouges. L'astérosismologie reste la méthode la plus efficace pour ausculter l'intérieur des étoiles, jusqu'au plus profond de leur cœur.


Source : 

Asteroseismology can reveal strong internal magnetic fields in red giant stars
J. Fuller et al.
Vol. 350 no. 6259 pp. 423-426 
Science (23 october 2015)