Une collaboration internationale d’astrophysiciens, impliquant le CEA, le CNRS et l’Université Paris-Diderot, est parvenue à déterminer la présence de forts champs magnétiques au cœur des étoiles géantes rouges qui vibrent comme le Soleil. Ces résultats permettront aux chercheurs de mieux comprendre l’évolution des étoiles où le champ magnétique joue un rôle fondamental.
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Les géantes rouges sont des étoiles plus âgées et plus grosses que notre SoleilSoleil. Les mouvements convectifsmouvements convectifs agitant leurs régions externes génèrent des ondes sonores qui interagissent avec des « ondes de gravité », lesquelles pénètrent profondément dans les cœurs stellaires. De forts champs magnétiqueschamps magnétiques peuvent perturber la propagation des ondes de gravitégravité, qui restent alors piégées dans les couches internes de l'étoile selon un phénomène d'« effet de serreeffet de serre magnétique » (cf figure). Étudier les caractéristiques des ondes permet ainsi de reconstituer les propriétés magnétiques de l'intérieur de l'étoile.


Annie Baglin s’occupe de la mission Corot en France et elle parle ici de l’héliosismologie. Transférée aux autres étoiles, elle devient l’astérosismologie. Pour en savoir plus, visitez www.dubigbangauvivant.com © Groupe ECP, dubigbangauvivant, YouTube

Des champs magnétiques 10 millions de fois plus intenses que sur Terre

Jusqu'à présent, les astrophysiciensastrophysiciens ne pouvaient étudier que les champs magnétiques de la surface des étoiles et devaient recourir aux supercalculateurssupercalculateurs pour tenter de simuler le champ magnétique interne et les comportements magnétiques sous-jacents. « Le champ magnétique interne de ces étoiles était totalement inconnu. Grâce aux mesures du satellite Kepler, nous venons d'ouvrir une nouvelle fenêtrefenêtre sur le comportement magnétique dans le cœur des étoiles », explique Rafael García, chercheur au service d'AstrophysiqueAstrophysique du CEA-Irfu (Saclay), qui a participé à toutes les analyses sismiques de l'étude.

À gauche : reconstitution des champs magnétiques internes (bleu) dans le cœur d’’une géante rouge. Ces champs magnétiques intenses peuvent empêcher les « ondes de gravité » d’atteindre la surface de l’étoile, les piégeant à la manière d’un « effet de serre magnétique » (ligne orange). À droite : propagation des ondes dans les géantes rouges. Les ondes acoustiques excitées par la turbulence de surface (région rose) se couplent avec des ondes de gravité qui se propagent dans l’’intérieur radiatif de l’’étoile géante rouge (région en bleu). En présence du champ magnétique du cœœur de l’’étoile (région verte), les ondes de gravité dipolaires, décrites par le degré angulaire l=1, sont dispersées et se transforment alors en ondes de degré angulaire plus élevé. Ces ondes sont ainsi piégées dans le cœur de l’’étoile puis finissent par s’’évanouir (flèche en pointillé grisé). C’est ce mécanisme qui est défini comme un « effet de serre magnétique ». © Rafael A. García (SAp CEA), Kyle C. Augustson (HAO), Jim Fuller (Caltech), Gabriel Pérez (SMM, IAC), Nasa, AIA, SDO

À gauche : reconstitution des champs magnétiques internes (bleu) dans le cœur d’’une géante rouge. Ces champs magnétiques intenses peuvent empêcher les « ondes de gravité » d’atteindre la surface de l’étoile, les piégeant à la manière d’un « effet de serre magnétique » (ligne orange). À droite : propagation des ondes dans les géantes rouges. Les ondes acoustiques excitées par la turbulence de surface (région rose) se couplent avec des ondes de gravité qui se propagent dans l’’intérieur radiatif de l’’étoile géante rouge (région en bleu). En présence du champ magnétique du cœœur de l’’étoile (région verte), les ondes de gravité dipolaires, décrites par le degré angulaire l=1, sont dispersées et se transforment alors en ondes de degré angulaire plus élevé. Ces ondes sont ainsi piégées dans le cœur de l’’étoile puis finissent par s’’évanouir (flèche en pointillé grisé). C’est ce mécanisme qui est défini comme un « effet de serre magnétique ». © Rafael A. García (SAp CEA), Kyle C. Augustson (HAO), Jim Fuller (Caltech), Gabriel Pérez (SMM, IAC), Nasa, AIA, SDO

Les travaux qui viennent d'être publiés dans la revue Science ont mis en évidence que le champ magnétique à l'intérieur des étoiles géantesétoiles géantes rouges peut atteindre des valeurs 10 millions de fois plus importantes que celle du champ magnétique terrestrechamp magnétique terrestre.

Bien qu'il s'agisse d'une technique d'observation indirecte des champs magnétiques internes, cette approche devrait à terme permettre de clore le débat animant la communauté scientifique sur l'origine des champs magnétiques intenses observés à la surface de certaines naines blanchesnaines blanches et étoiles à neutronsétoiles à neutrons, des corps stellaires qui se forment après la mort d’une étoile.