Le 23 avril dernier, une série d’éruptions fulgurantes produites par une naine rouge distante de 60 années-lumière a surpris les astronomes. Le satellite Swift qui a émis l’alerte et scruté le phénomène plusieurs jours, a relevé que l’événement le plus intense fut 10.000 fois plus puissant que la plus violente des éruptions enregistrées à la surface de notre Soleil. Comment d’aussi petites étoiles peuvent-elles être le théâtre d’une activité aussi forte et soudaine ?
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Des sautes d'humeur, le SoleilSoleil en connaît beaucoup. Plus ou moins intenses. Cela dépend de la période de son cycle d'activité lequel dure 11 ans en moyenne. Les taches sombres, régions actives, à l'origine des éruptions solaireséruptions solaires sont en effet plus nombreuses lorsqu'il atteint un pic provoqué par l'inversion de son champ magnétiquechamp magnétique. L'actuel cycle 24 est cependant en deçà du précédent (le cycle 23 a culminé entre 2001 et 2003), si bien que des physiciensphysiciens solaires estiment que notre étoile est en train de vivre un « mini maximum ». Certes, le terme mini suggère une activité en baisse, mais n'exclut pas que des supertempêtes solaires puissent se manifester comme cela fut le cas le 23 juillet 2012 (sans heurter notre magnétosphèremagnétosphère).

Les éruptions solaires sont créées par les torsionstorsions d'un champ magnétique intense qui, dans les régions actives, accumulent de l'énergieénergie et la libèrent soudainement après une reconnexion magnétiquereconnexion magnétique. Elles sont classées en trois catégories (ou classes) selon l'intensité de leur rayonnement X : A, B et C pour les plus faibles, M pour les modérées et X pour les plus puissantes. Elles émettent dans toutes les longueurs d'ondelongueurs d'onde. La plus puissante du cycle 24 s'est produite le 9 aout 2011 et fut classée X6.9. Mais celle qui bat tous les records d'énergie déployée depuis que nous sommes en mesure d'observer la surface de notre étoile date du 4 novembre 2003. Elle fut alors classée X28 puis revue à X45.


Présentation (en anglais) de l’événement surpris par le satellite Swift à la surface de l’une des naines rouges du système DG CVn. © Nasa, Goddard Space Flight Center, S. Wiessinger

Série de super éruptions stellaires à 60 années-lumière

Même si ces colères sont impressionnantes, elles paraissent assez ridicules en comparaison de ce que des astronomesastronomes ont surpris le 23 avril 2014 en provenance d'un couple de naines rouges nommé DG Canum Venaticorum (abrégé en DG CVn). Bien qu'un tiers moins grande et massive qu'une naine jaunenaine jaune comme le Soleil, l'une de ces deux étoilesétoiles situées à environ 60 années-lumièreannées-lumière du Système solaireSystème solaire fut le théâtre d'une éruption 10.000 fois plus puissante que celle de novembre 2003 (dans le cas du Soleil). Les deux astresastres n'étant séparés que de trois unités astronomiquesunités astronomiques (trois fois la distance Terre-Soleil), il est difficile depuis l'orbiteorbite terrestre de déterminer lequel des deux en est à l'origine. C'est l'instrument BAT (Burst Alert Telescope) du satellite Swift dédié à la détection des rayonnements les plus violents dans l'UniversUnivers (X et gamma) qui donna l'alerte. Quelques instants plus tard, plusieurs observatoires étaient informés et le télescopetélescope spatial entamait une campagne d'observations plus approfondies.

« Trois minutes environ après le BAT, le rayonnement X de cette super éruption était supérieur à la luminositéluminosité combinée des deux étoiles dans toutes les longueurs d'onde dans des conditions normales » se souvient Adam Kowalski du GSFC (Goddard Space Flight Center) qui a étudié le phénomène, ajoutant que « les éruptions de cette ampleur sont extrêmement rares pour les naines rouges ». D'ailleurs, « le système (...) n'était pas sur notre liste de surveillance d'étoiles susceptibles de produire de grandes éruptions, confesse Rachel Osten (Space Telescope Science Institute à Baltimore). Nous n'avions aucune idée de que DG CVn avait en elle ». En effet, le rayonnement fut multiplié par 10 dans le visible et par 100 dans l'ultravioletultraviolet comme l'ont signalé les instruments. Les mesures indiquent qu'au plus fort de l'événement, la température était d'environ 200 millions de degrés CelsiusCelsius, soit plus de 12 fois celle qui règne au centre du Soleil !

Auparavant, beaucoup pensaient, comme Stephen Drake, astrophysicienastrophysicien au GSFC qui présenta en août dernier, les résultats de cette étude aux rencontres de la division des hautes énergies de la société astronomique américaine (American Astronomical Society), que « les éruptions majeures à la surface des naines rouges ne peuvent pas dépasser un jour ». Mais SwiftSwift a montré qu'il s'en produisit au moins sept en l'espace de deux semaines ! « Ce fut un événement très complexe. » Près de trois heures après la première éruption, une seconde s'est manifestée avec une intensité presque aussi élevée. Les onze jours suivants, le satellite en a observé encore beaucoup d'autres, mais de plus en plus faibles. Les chercheurs ont relevé que tout était revenu à la normale au bout de 20 jours. Rachel Osten compare le phénomène aux répliques qui suivent un séismeséisme d'une magnitudemagnitude importante.

Jeunesse turbulente

Pour les chercheurs, ces brusques exhalaisonsexhalaisons d'énergie de la part d'une si petite étoile sont imputables à sa jeunesse. Ou plutôt sa tendre enfance, car DG CVn n'a que 30 millions d'années, soit 0,7 % seulement de l'âge de notre Soleil. Ces astres en bas âge sont environ un millier dans un rayon de 100 années-lumière. À peine sorties du berceau, les deux naines rouges tournent encore sur elles-mêmes très rapidement, en un jour seulement (c'est en moyenne 30 fois plus vite que le Soleil). Aussi l'effet dynamoeffet dynamo créé par la rotation différentielle, laquelle génère le champ magnétique, est-il amplifié. La situation renvoie à celle qu'a pu connaître à ses débuts notre étoile. Il est important de garder un œilœil sur ces astres, car ils témoignent de la jeunesse stellaire et des interactions avec leur environnement proche.

Très nombreuses dans toute la Voie lactéeVoie lactée et probablement entourées, pour la plupart, de planètes gazeusesplanètes gazeuses et rocheuses, les naines rouges sont cependant souvent disqualifiées par des astronomes et exobiologistes qui recherchent des exoplanètes potentiellement habitables. En cause, outre la violence de certaines éruptions dans leur jeunesse, l'érosion des champs magnétiques et des atmosphèresatmosphères de ces mondes par les ventsvents stellaires.