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Connecter le Soleil aux étoiles : vers une solution à l’énigme magnétique solaire ?

Par Pascal Petit - 27/10/2008

 

Connecter le Soleil aux étoiles : vers une solution à l’énigme magnétique solaire ?

En mesurant le champ magnétique d’étoiles jumelles du Soleil, une équipe internationale d’astronomes menée par des chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Toulouse-Tarbes[1] replace l’énigme magnétique solaire au sein du contexte plus riche des autres étoiles magnétiques. Le vaste laboratoire stellaire est ainsi mis à profit pour mettre à l’épreuve les modèles informatiques les plus sophistiqués développés pour modéliser le champ magnétique du Soleil. Ces résultats sont publiés dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Tout en étant l’étoile la plus proche de nous, le Soleil est encore loin d’avoir livré tous ses secrets aux astronomes. Parmi les questions nourrissant toujours les débats chez les scientifiques : l’origine de son champ magnétique responsable des taches sombres maculant temporairement sa surface, ainsi que de ses violentes phases éruptives. Les manifestations du Soleil magnétique se répercutent jusque dans l’environnement terrestre, en provoquant des phénomènes aussi divers que les aurores boréales ou le petit âge glaciaire qui a sévi dans le climat européen et américain au début du XVIIème siècle. 
Aujourd’hui, le champ magnétique solaire est scruté quotidiennement par les observatoires terrestres et spatiaux les plus évolués, et cependant l’impressionante quantité d’observations disponibles ne permet toujours pas de converger vers un scénario unique pour expliquer l’origine de ce magnétisme.

Face à ces questions, l’observation d’autres étoiles peut apporter des contraintes observationnelles que le Soleil seul ne peut offrir. Le vaste laboratoire stellaire permet en effet d’utiliser les étoiles comme cobayes de laboratoire pour tester le comportement magnétique d’objets astrophysiques très similaires au Soleil, tout en gagnant la possibilité de faire varier certaines de leurs caractéristiques simples (masse, âge, vitesse de rotation) pour tester leur influence sur le champ magnétique créé. Cette nouvelle option est maintenant accessible aux astronomes grâce au spectropolarimètre NARVAL qui épie les étoiles depuis le sommet du Pic du Midi de Bigorre. Cet instrument permet d’analyser avec une précision inégalée les propriétés vibratoires de la lumière des étoiles et détecter les signatures très discrètes que les champs magnétiques stellaires impriment dans le signal mesuré.

La toute première étape de la connexion entre le Soleil et les étoiles a été réalisée par NARVAL, avec la détection d’un champ magnétique sur un jumeau strict de notre Soleil. Cette étoile est 18 Sco, connue pour être le meilleur analogue du Soleil parmi les étoiles proches. Elle se situe à 46 années-lumières de nous, dans la constellation du Scorpion. Sa masse est identique à celle du Soleil, de même que sa luminosité et son âge, estimé à 4 milliards d’années environ. La similitude entre les deux astres va jusque dans la période de rotation, égale à 23 jours environ pour 18 Sco, contre 25 jours pour le Soleil. Le champ magnétique de 18 Sco, dévoilé par NARVAL, confirme son statut de meilleur jumeau solaire, puisque sa géométrie magnétique est très similaire à celle du Soleil au maximum de son cycle magnétique (observé pour la dernière fois aux alentours de l’année 1999).

Forts de ce résultat, les chercheurs ont ensuite répété les observations pour trois autres étoiles, presque identiques au Soleil si ce n’est leur vitesse de rotation qui était jusqu’à trois fois plus rapide que la référence solaire. Il était ainsi possible d’utiliser les autres étoiles pour étudier l’effet d’un paramètre spécifique (ici la rotation) sur le champ magnétique. Ces nouvelles observations ont apporté une confirmation éclatante de travaux théoriques récents, en révélant que la géométrie des champs magnétiques stellaires se transforme radicalement quand les étoiles sont en rotation rapide, passant d’une distribution sous forme de pôles magnétiques (comme dans le Soleil) à un véritable enroulement des lignes de champ autour de l’axe de rotation. La création de ce tore transforme ces soleils en rotation rapide en véritables toupies magnétiques !

Ce premier succès montre que les différentes théories du magnétisme du Soleil peuvent maintenant être testées en observant des étoiles jumelles du Soleil. Cette nouvelle connexion entre théorie et observation permet désormais de contraindre les modèles informatiques d’une façon que le Soleil seul ne peut nous offrir.

Les éruptions solaires (ici à droite de l’image) constituent les plus brutales libérations d’énergie observées dans le système solaire. © NASA


Prédiction théorique de la configuration magnétique d’une "toupie stellaire", tournant trois fois plus vite que le Soleil. La rotation a pour effet d’enrouler les lignes de champ, créant ainsi des tores magnétiques. © Benjamin Brown.

Contacts :

  • Pascal Petit, Observatoire Midi-Pyrénées, 14 avenue Edouard Belin, France. tel : +33 5 61 33 28 28, fax : +33 5 61 33 28 40, e-mail : petit *at* ast.obs-mip.fr
  • Claude Catala, Observatoire de Paris-Meudon, 5 place Jules Janssen, 92195 Meudon Cedex, France. tel : +33 1 45 07 78 75, e-mail : claude.calata *at* obspm.fr.

Notes :

  • [1] Equipe composée de P. Petit (OMP), B. Dintrans (OMP), S. Solanki (MPS), J.-F. Donati (OMP), M. Aurière (OMP), F. Lignières (OMP), J. Morin (OMP), F. Paletou (OMP), J. Ramirez (LESIA), C. Catala (LESIA) et R. Fares (OMP).
  • Source : "Toroidal versus poloidal magnetic fields in Sun-like stars : a rotation threshold", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
  • Communiqué de presse INSU

 

 

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