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L'évolution d'une tache stellaire géante dévoilée en images

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L'étoile XX Trianguli, encore appelée XX Tri, est célèbre pour arborer une tache bien plus grande que le Soleil. Les astronomes ont réussi à l'imager et à suivre son évolution, créant un film retraçant six années de l'histoire de l'étoile.

L'imagerie Doppler de XX Tri a permis de dresser plusieurs cartes de la surface de l'étoile montrant sa tache stellaire géante. On voit, en bas à gauche, une projection de Mercator, en bas à droite, une projection montrant le pôle de l'étoile et, en haut à droite, un extrait de la vidéo retraçant six années de l'histoire de la surface de XX Tri. © The Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP)

Que de chemin parcouru en physique stellaire depuis que Galilée a découvert les taches solaires au début du XVIIe siècle. Nous sommes aujourd'hui en mesure de sonder l'intérieur des autres étoiles à l'aide de l'astérosismologie et d'interpréter les données obtenues dans le cadre de la théorie de la structure stellaire. Nous sommes également capables de détecter des taches stellaires. Un des plus célèbres exemples est celui de l'étoile variable XX Trianguli (HD 12545) située, comme son nom l'indique, dans la constellation du Triangle. Déjà en 1999 elle avait fait sensation lors de l'annonce de la détection d'une immense tache solaire à sa surface.

L'étoile variable XX Trianguli fait partie d'un système binaire. Elle est visible avec des jumelles dans la constellation du Triangle. Cette image datant de plus de 10 ans montre la température de surface de l'étoile reconstruite par des mesures par imagerie Doppler. Elle indique une zone plus froide, dont la température est de 3.600 kelvins environ. Il s'agirait d'une immense tache stellaire qui, comme dans le cas du Soleil, est provoquée par un champ magnétique local intense qui inhibe la convection. On peut se rendre compte de la taille de la tache en regardant en haut à gauche celle du Soleil (sun) par comparaison. © K. Strassmeier (U. Wien), Coude Feed Telescope, AURA, NOAO, NSF

Les astronomes du Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) ont entrepris de l'étudier de plus près quelques années plus tard avec les deux télescopes robotisés de 1,2 m baptisés STELLar Activity qui observent l'activité stellaire des étoiles froides à l'observatoire du Teide (Observatorio del Teide, en espagnol), un observatoire astronomique situé sur l'île de Tenerife (îles Canaries). L'étoile XX Tri a donc été observée à plusieurs reprises pendant six années, de 2006 à 2012, par les deux télescopes capables de faire de la spectrophotométrie à haute résolution. Les chercheurs ont récemment mis en ligne un article sur arXiv faisant le bilan de leurs travaux sur les taches stellaires de l'étoile et, surtout, une remarquable vidéo montrant l'évolution de ces taches.

Cette vidéo montre l'évolution des taches stellaires sur XX Trianguli entre 2006 et 2012. © The Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP)

Une tache stellaire dix fois plus grande que le Soleil

Les images n'ont pas été obtenues pas imagerie directe. Il a fallu traiter le signal par tomographie Doppler (Doppler tomography, en anglais). Concernant les spectres mesurés, il y en a eu 667 au total représentant 86 périodes de rotation de l'étoile qui tourne autour de son axe en 24 jours environ. Les images sont d'autant plus frappantes lorsque l'on sait que les dimensions de la tache stellaire principale sont d'environ 12 × 20 rayons solaires.

Cela fait longtemps que l'Homme sait mesurer le champ magnétique dans les atmosphères stellaires grâce à l'effet Zeeman mais observer et mesurer la croissance et la décroissance des tailles et du nombre de taches stellaires donne des renseignements sur l'intérieur des étoiles et sur leur machinerie magnétique. C'est d'ailleurs ce qui est fait avec le Soleil et l'étude de son activité et de l'atmosphère solaire via celle de son cycle de taches. On peut donc bien se servir de notre étoile comme banc d'essai pour les concepts utilisés pour étudier et comprendre les autres étoiles. Inversement, celles-ci nous fournissent un laboratoire naturel, où certains des paramètres clés gouvernant notre étoile sont changés, ce qui nous permet de mieux la comprendre.

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