Communiqué de presse

Les étoiles chaudes sont parsemées de taches magnétiques géantes, selon les données de l'ESO

1 juin 2020

Les astronomes utilisant les télescopes de l'Observatoire Européen Austral (ESO) ont découvert des taches géantes à la surface d'étoiles extrêmement chaudes cachées dans des amas stellaires. Non seulement ces étoiles sont parsemées de taches magnétiques, mais certaines subissent également de puissantes éruptions, des explosions d'énergie plusieurs millions de fois plus énergiques que des éruptions similaires sur le Soleil. Les résultats, publiés aujourd'hui dans Nature Astronomy, aident les astronomes à mieux comprendre ces étoiles déroutantes et ouvrent des portes pour résoudre d'autres mystères insaisissables de l'astronomie stellaire.

L'équipe, dirigée par Yazan Momany de l'Observatoire astronomique de Padoue de l’INAF en Italie, a étudié un type particulier d'étoiles connues sous le nom d'étoiles de la branche horizontale extrême - des objets ayant environ la moitié de la masse du Soleil mais quatre à cinq fois plus chauds. "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", explique Yazan Momany, qui était auparavant astronome à l'Observatoire Paranal de l'ESO au Chili. "Dans notre Galaxie, ces objets chauds particuliers sont généralement associés à la présence d'une étoile compagnon à proximité".

Étonnamment, cependant, la grande majorité de ces étoiles de la branche horizontale extrême, lorsqu'elles sont observées au sein de groupes d’étoiles compacts appelés amas globulaires, ne semblent pas avoir de compagnons. L’observation sur le long terme de ces étoiles, effectuée par l'équipe avec les télescopes de l'ESO, a également révélé que ces objets mystérieux avaient quelque chose de plus. En examinant trois amas globulaires différents, Yazan Momany et ses collègues ont découvert que de nombreuses étoiles de la branche horizontale extrême qui s'y trouvaient présentaient des changements réguliers de luminosité sur des périodes allant de seulement quelques jours à plusieurs semaines.

"Après avoir éliminé tous les autres scénarios, il ne restait qu'une seule possibilité pour expliquer les variations de luminosité observées", conclut Simone Zaggia, co-auteur de l'étude de l'Observatoire astronomique de Padoue de l’INAF en Italie et ancien postdoctorant de l'ESO : "ces étoiles doivent être parsemées de taches !"

Les taches sur les étoiles de la branche horizontale extrême semblent être très différentes des taches sombres que l’on voit sur notre propre Soleil, mais dans les deux cas elles sont causées par des champs magnétiques. Contrairement au Soleil où les taches sombres que nous voyons à sa surface sont plus froides que leur environnement, les taches de ces étoiles extrêmes sont plus brillantes et plus chaudes que la surface stellaire environnante. 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. Ces taches sont incroyablement persistantes et durent des décennies, tandis qu’une tache solaire est temporaires et ne durent que de quelques jours à quelques mois. Au fur et à mesure que les étoiles chaudes tournent, les taches à la surface vont et viennent, provoquant des changements visibles de leur luminosité.

Au-delà des variations de luminosité dues aux taches, l'équipe a également découvert quelques étoiles de la branche horizontale extrême qui présentaient d’importantes explosions - des explosions soudaines d'énergie et un autre signe de la présence d'un champ magnétique. "Elles sont similaires aux éruptions que nous voyons sur notre propre Soleil, mais dix millions de fois plus énergétiques", explique le co-auteur de l'étude, Henri Boffin, un astronome du siège de l'ESO en Allemagne. "Un tel comportement n'était certainement pas attendu et souligne l'importance des champs magnétiques pour expliquer les propriétés de ces étoiles".

Après six décennies d'efforts pour comprendre les étoiles de la branche horizontale extrême, les astronomes en ont maintenant une représentation plus complète. De plus, cette découverte pourrait aider à expliquer l'origine des puissants champs magnétiques de nombreuses naines blanches, objets qui représentent le stade final de la vie des étoiles semblables au Soleil et présentent des similitudes avec les étoiles de la branche horizontale extrême. "L'idée générale", explique David Jones, membre de l'équipe, ancien postdoctorant de l'ESO maintenant à l'Instituto de Astrofísica de Canarias, en Espagne, "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".

Pour arriver à ce résultat, les astronomes ont utilisé plusieurs instruments du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, dont  VIMOS, FLAMES et FORS2, ainsi qu’ OmegaCAM, installée sur le VLT Survey Telescope de l'Observatoire de Paranal. Ils ont également utilisé ULTRACAM installée sur le  New Technology Telescope de l'Observatoire de La Silla de l'ESO, également au Chili. La révélation a eu lieu lorsque l'équipe a observé les étoiles dans la partie proche de l'ultraviolet du spectre, ce qui lui a permis de révéler les étoiles les plus chaudes et les plus extrêmes qui se distinguent des étoiles plus froides dans les amas globulaires.

Plus d'informations

Cette recehrche est présentée dans un article intitulé “A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters”, publié aujourd’hui dans Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4).

L’équipe est composée de Y. Momany (INAF Astronomical Observatory of Padua, Italie [INAF Padua]), S. Zaggia (INAF Padua), M. Montalto (Department of Physics and Astronomy, University of Padua, Italie [U. Padua]), D. Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias et Department of Astrophysics, University of La Laguna, Tenerife, Espagne), H.M.J. Boffin (European Southern Observatory, Garching, Allemagne), S. Cassisi (INAF Astronomical Observatory of Abruzzo and INFN Pisa, Italie), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chili), M. Gullieuszik (INAF Padua), I. Saviane (European Southern Observatory, Santiago, Chili), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Chili), E. Mason (INAF Astronomical Observatory of Trieste, Italie), L. Girardi (INAF Padua), V. D’Orazi (INAF Padua), G. Piotto (U. Padua), A.P. Milone (U. Padua), H. Lala (U. Padua), P.B. Stetson (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council, Victoria, Canada), and Y. Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chili).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 16 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l’Irlande, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est l'un des plus grands télescopes conçus exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Contacts

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INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
Padua, Italy
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Courriel: yazan.almomany@inaf.it

Henri Boffin
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Courriel: hboffin@eso.org

David Jones
Instituto de Astrofísia de Canarias (IAC)
Tenerife, Spain
Tél: +34 63 8982356
Courriel: djones@iac.es

Simone Zaggia
INAF - Osservatorio Astronomico di Padova
Padua, Italy
Tél: +39 (0)49 8293533
Courriel: simone.zaggia@inaf.it

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Thierry Botti (contact presse pour la France)
Réseau de diffusion scientifique de l'ESO et Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
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