Les étoiles massives peuvent-elles régénérer leur magnétisme?

Bien que minoritaires, les étoiles massives sont les architectes majeurs d'une galaxie - à coté, le Soleil et son proliférant cousinage font pâle figure. Pourtant, ces étoiles superlatives semblent incapables d'une chose que le Soleil réussit avec brio : régénerer sans cesse son champ magnétique. Une équipe internationale d'astrophysiciens1 menée par des chercheurs du CNRS vient de découvrir un champ magnétique atypique sur une étoile massive de la constellation d'Orion, une découverte qui pourrait remettre en cause notre compréhension du magnétisme de ces monstres cosmiques. Ces résultats sont sous presse dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Si les étoiles très massives sont plutôt rares (une pour mille Soleils environ), elles compensent largement en cumulant les superlatifs: gigantesques, caniculaires, éblouissantes. Mais ces extravagances ont un prix : à vivre intensément, on meurt jeune. Durant les quelques millions d'années de leur brève existence, elles arrachent à leur surface, par la simple force de leur rayonnement, autant de matière que plusieurs Soleils - matière qu'elles expulsent dans le milieu interstellaire à une vitesse approchant 100 000 km/h! Grâce à quoi elles sont les principales sources galactiques d'atomes plus lourds que l'oxygène : minéraux, végétaux et animaux terrestres ont tous débuté leur vie dans les étoiles massives. De ce fait, elles contrôlent la vie chimique d'une galaxie; elles provoquent aussi des vagues de formation d'étoiles, comme par exemple au coeur de la célèbre nébuleuse d'Orion. Leur vie se conclut en une apocalypse explosive - la supernova - qui donnent naissance aux fameux trous noirs.

La supergéante zeta Orionis (en haut à gauche) est l'étoile la plus brillante à proximité de la nébuleuse de la Tête de Cheval et de la nébuleuse de la Flamme (© Valère Perroud).
Pourtant, le Soleil et les étoiles naines qui lui ressemblent (ainsi que les planètes comme la Terre) possèdent une chose de plus que les étoiles massives - la capacité à engendrer un champ magnétique, une sorte d'électroaimant géant alimenté par les bouillonnements convectifs de matière que les étoiles naines entretiennent dans leurs couches externes. Quelques étoiles massives possèdent également un champ magnétique; on pense même que ce sont elles qui donnent naissance aux intriguantes magnétoiles, les objets célestes les plus magnétiques de tout l'Univers. Mais elles diffèrent du Soleil sur un point important : le champ magnétique des étoiles massives est une empreinte originelle, une marque de naissance, un fossile qui ne fait que s'éroder avec le temps, et non un champ en perpétuelle renaissance - comme celui du Soleil qui renait de ses cendres tous les 11 ans.

Située dans la constellation d'Orion, à proximité immédiate de la nébuleuse de la Tête de Cheval et de la nébuleuse de la Flamme, zeta Orionis est une supergéante bleue qui intrigue depuis longtemps les astrophysiciens. Distante d'environ 1200 années-lumière de la Terre, elle est pourtant facilement visible à l'oeil nu; c'est même la plus brillante de toutes les étoiles massives du ciel. D'une masse équivalente à 40 Soleils, zeta Orionis est aussi 25 fois plus grande, 5 fois plus chaude et 500.000 fois plus lumineuse que lui. Mais ce qu'une équipe internationale d'astrophysiciens1 vient de mettre à jour, c'est que zeta Orionis abrite aussi un champ magnétique très spécial. "Ce champ est en effet environ 10 fois plus faible que celui détecté jusqu'alors dans toutes les autres étoiles massives. Cette différence importante suggère que le champ de zeta Orionis n'est pas un fossile", précise Jean-Claude Bouret, chercheur au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille. Pourrait-il être de même nature que celui du Soleil? Et si tel est le cas, comment a-t'il pu être engendré, puisque zeta Orionis ne dispose pas a priori des ingrédients nécessaires (la convection externe) pour produire un champ comme celui du Soleil?

Le champ magnétique de zeta Orionis reste donc un mystère que Jean-Claude Bouret et ses collègues vont s'acharner à élucider dans les années qui viennent. Dans ce but, ils utiliseront le nouveau spectropolarimètre NARVAL2 installé au Télescope Bernard-Lyot3 au sommet du du Pic du Midi (Hautes Pyrénées). Cet instrument, inauguré il y a à peine un an, permet d'étudier les champs magnétiques des étoiles (à partir de la polarisation qu'elles produisent dans leur lumière) avec une sensibilité sans précédent. C'est grâce à cet instrument, le seul au monde entièrement dédié à ce genre d'étude, que cette découverte a été obtenue.


Contacts presse en France:
à Marseille: Jean-Claude Bouret, Lab d'Astrophysique de Marseille, Obs Astronomique Marseille Provence. Tel: 0491056902, email: jean-claude.bouret[AT]oamp.fr.
à Toulouse: Jean-François Donati, Lab d'Astrophysique de Toulouse-Tarbes, Obs Midi-Pyrénées. Tel: 0561332917, email: jean-francois.donati[AT]ast.obs-mip.fr.
à Montpellier: Fabrice Martins, Groupement d'Astronomie et Astrophysique du Languedoc, Université Montpellier II Tel: 0467144042, email: fabrice.martins[AT]graal.univ-montp2.fr
[1] Cette équipe comprend JC Bouret (CNRS/Université de Provence), JF Donati (CNRS/Université de Toulouse), F Martins (CNRS/Univesité Montpellier II), C Escolano (CNRS/Université de Provence), W Marcolino (CNRS/Université de Provence), T Lanz (University of Maryland, USA), I Howarth (University College London, UK)
[2] NARVAL a été financé par la Région Midi-Pyrénées, le Ministère de la Recherche, le conseil Général des Hautes Pyrénées, l'Union Européenne (FEDER) et le CNRS/INSU. La première lumière a été obtenue le 13 Nov 2006.
[3] Le Télescope Bernard Lyot (TBL) est financé par le CNRS/INSU.