Les étoiles font de la musique.
C’est ce que parviennent à observer les astronomes exploitant le télescope
spatial Kepler à la recherche d’exoplanètes.
Quel est le rapport entre les
exoplanètes et la « musique » des étoiles ? Cette
« musique » est en fait une série d’ondes acoustiques parcourant
l’intérieur des étoiles. Ces ondes acoustiques sont provoquées par des
turbulences ayant lieu à la surface des étoiles, qui se propagent ensuite dans
toute l’étoile en formant des résonances.
Les fréquences de résonances
dépendent étroitement de la taille de l’étoile, ainsi que de sa composition et
donc de sa masse. Et par quoi se traduisent ces phénomènes acoustiques ?
Et bien par des variations périodiques de très faible intensité (de l’ordre de
1/1000) de la luminosité de l’étoile. C’est justement ce type de signal qui est
recherché par le satellite Kepler pour mettre en évidence la présence
d’exoplanètes autour des étoiles.
Exemple de modes de vibration |
De fait, le télescope Kepler est
utilisé pour deux recherches très différentes, à la fois sa recherche
principale (les exoplanètes) et une recherche secondaire sur l’étude acoustique
des étoiles. On appelle cette dernière branche de l’astrophysique l’astérosismologie,
ou encore la musique des étoiles...
L’asterosismologie avait été révolutionnée une première fois par le satellite Corot lancé en 2006, puis quelques années seulement plus tard maintenant avec Kepler, qui est neuf fois plus sensible que Corot et permet d’écouter plusieurs centaines d’étoiles en même temps. Avant Corot, l’asterosismologie ne pouvait se limiter qu’aux 20 étoiles proches les plus brillantes, à cause de la turbulence de l’atmosphère terrestre qui empêchait de voir ces très faibles variations de luminosité, petites notes de musiques noyées dans un bruit assourdissant…
Heureusement, les signaux
produits par les résonances acoustiques des étoiles et par les transits
d’exoplanètes n’interfèrent pas entre eux : alors que les variations
acoustiques de luminosité ont des périodes temporelles de l’ordre de quelques
minutes, celles liées au transit de planètes ont des durées de l’ordre de l’heure.
Les planétologues travaillent
ainsi en toute sérénité avec les asterosismologues sur les mêmes données.
Il y a quelques mois une équipe
de musicologues (d’astérosismologues) a étudié un groupe de 500 étoiles avec
Kepler pour en déduire leur masse et vérifier les modèles d’étoiles communément
utilisés. L’analyse des fréquences et des amplitudes a permis de montrer que la
masse de ces étoiles se situait dans la bonne fourchette, mais cependant était
légèrement inférieure à ce qui était prévu, pouvant avoir pas mal
d’implications sur les modèles de formation de galaxie ou autres. L’asterosismologie
s’avère être un outil puissant.
Elle a aussi permis à une autre
équipe d’étudier en détail le fonctionnement de l’intérieur de ces grosses
caisses que sont les géantes rouges, et ont pu mesurer la vitesse de rotation
du cœur de ce type d’étoile. Ils trouvent ainsi un cœur compact tournant dix
fois plus vite que la surface, comme on s’y attendait de par nos modèles de
formation des géantes rouges avec contraction du cœur et expansion de
l’enveloppe, mais aussi par la physique classique et la conservation du moment
cinétique, tel le patineur qui tourne plus vite sur lui-même lorsqu’il ressert
les bras…
D’autres astrophysiciens
voudraient pouvoir relier les oscillations acoustiques des étoiles à leur
éventuel cycle magnétique comme il en existe un pour notre Soleil. Mais pour
cela, le suivi d’une étoile donnée devrait se faire sur une dizaine d’années et
Kepler doit cesser son activité à la fin 2012…
Des deux domaines de recherche dédiés
au satellite Kepler, des petits malins ont proposé de n’en faire qu’un,
également dans le but de prolonger au maximum cette mission, dont le satellite
aurait suffisamment de ressources pour vivre jusqu’en 2020.
Ils proposent d’associer la
musique avec la danse : associer les résultats obtenus sur la taille des
étoiles avec ceux obtenus sur le transit des exoplanètes pour une même étoile.
En effet, la taille des exoplanètes détectées lors de leur transit est obtenue
relativement à la taille de l’étoile. Or cette dernière peut être parfois assez
mal connue… sauf par l’analyse acoustique !
L’asterosismologie donne alors la
taille de l’étoile, l’explanétologie fournit la taille relative de la planète
et ensemble, ces deux résultats fournissent la dimension précise de
l’exoplanète… Cette méthode pourrait être très prometteuse pour les petites
exoplanètes de la taille de la Terre par exemple…
biblio :
Kepler’s surprise:
The sounds of the stars
Ron Cowen
Nature 481 (04 January
2012)
Voir aussi :
Dobson Sky Watcher 254 mm F/4.7
TV Nagler 13 mm, TV Nagler 3.5 mm, HR planetary 5 mm, Plössl 10 mm, Plössl 25 mm, Barlow TV x2
filtres Moon et OIII,
Guided by Telrad
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