Le cœur des étoiles géantes rouges cache un champ magnétique intense
Sous l’effet du mouvement de leur plasma, les étoiles, à l’instar du Soleil, produisent un champ magnétique qui joue un rôle crucial dans leur dynamique de surface et dans la formation du vent stellaire. Cependant, la partie cachée de ce champ, celle qui se trouve à l’intérieur de l’étoile, demeure encore inexplorée. Selon son intensité et sa forme, le champ magnétique pourrait influencer l’évolution de l’astre en contribuant au mélange des espèces chimiques présentes dans son cœur. Ce dernier, où la matière est dense et opaque, est inaccessible aux observations directes, limitant jusqu’à présent les mes à celles de la surface.
Une méthode prometteuse, l’astérosismologie, permet d’analyser les vibrations qui se propagent au sein de l’étoile pour sonder ses profondeurs. Gang Li, de l’institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse, et son équipe ont utilisé cette technique pour mettre en évidence un champ magnétique intense dans le cœur de trois géantes rouges.
Les géantes rouges, étoiles en fin de vie, ont consommé la majorité de l’hydrogène de leur cœur. Les réactions thermonucléaires se poursuivent dans une coquille entourant un noyau qui se contracte sous son propre poids, tandis que les couches externes sont repoussées vers l’extérieur, entraînant une forte dilatation et un refroidissement des régions périphériques. À terme, le Soleil deviendra lui-même une géante rouge, englobant au moins Mercure et Vénus.
À la surface de ces étoiles, les mouvements de convection génèrent des ondes sismiques qui se propagent dans les couches plus profondes. Ces vibrations prennent la forme d’ondes longitudinales (mode P) et d’ondes transversales (mode G). Les premières se propagent plutôt en surface, tandis que les secondes sont présentes au cœur de l’étoile. Les vibrations atteignant les couches externes entraînent des fluctuations de luminosité. En analysant ces données, les astrophysiciens peuvent déterminer la structure interne des étoiles, semblablement à la manière dont les géologues utilisent les ondes sismiques pour étudier la Terre.
Les géantes rouges sont particulièrement intéressantes car les ondes de pression et de gravité se couplent, créant des modes dits « mixtes » qui sondent à la fois le cœur et l’enveloppe de l’étoile. En analysant les données du télescope spatial Kepler, l’équipe de Gang Li a identifié trois géantes rouges dont les fréquences d’oscillation présentaient des anomalies, liées aux modes G. Ces anomalies portent l’empreinte d’un champ magnétique intense, estimé entre une dizaine et une centaine de kilogauss, soit 100 000 fois le champ magnétique moyen à la surface du Soleil.
Depuis la première détection d’oscillations de type solaire sur d’autres étoiles en 2000, l’astérosismologie est devenue un outil essentiel pour analyser les structures internes des étoiles. Les découvertes de Gang Li et son équipe ouvrent la voie à une prise en compte quantitative des champs magnétiques dans les modèles d’évolution stellaires, une avancée vers une compréhension complète du cycle de vie des étoiles.
Source : Pour la Science.
