À une époque, les scientifiques pensaient que la Terre, la Lune et toutes les autres planètes de notre système solaire étaient des sphères parfaites. Il en allait de même pour le Soleil, qu'ils considéraient comme l'orbe céleste qui était la source de toute notre chaleur et de notre énergie. Mais comme le temps et les recherches l'ont montré, le Soleil est loin d'être parfait. En plus des taches solaires et des éruptions solaires, le Soleil n'est pas complètement sphérique.
Pendant quelque temps, les astronomes pensaient que c'était également le cas avec d'autres étoiles. En raison d'un certain nombre de facteurs, toutes les étoiles précédemment étudiées par les astronomes semblaient connaître un renflement à l'équateur (c'est-à-dire un caractère oblat). Cependant, dans une étude publiée par une équipe d'astronomes internationaux, il apparaît maintenant qu'une étoile à rotation lente située à 5000 années-lumière est aussi proche de la sphère que nous ne l'avons jamais vue!
Jusqu'à présent, l'observation des étoiles se limitait à quelques-unes des étoiles voisines à rotation la plus rapide et n'était possible que par interférométrie. Cette technique, qui est généralement utilisée par les astronomes pour obtenir des estimations de taille stellaire, repose sur plusieurs petits télescopes obtenant des lectures électromagnétiques sur une étoile. Ces informations sont ensuite combinées pour créer une image de plus haute résolution qui serait obtenue par un grand télescope.
Cependant, en effectuant des mesures astérosismiques d'une étoile proche, une équipe d'astronomes - du Max Planck Institute, de l'Université de Tokyo et de l'Université de New York Abu Dhabi (NYUAD) - a pu avoir une idée beaucoup plus précise de sa forme. Leurs résultats ont été publiés dans une étude intitulée «Forme d'une étoile à rotation lente mesurée par astérosismologie», qui a récemment paru dans l'American Association for the Advancement of Science.
Laurent Gizon, chercheur à l'Institut Max Planck, était le principal auteur du document. Comme il a expliqué sa méthodologie de recherche à Space Magazine par e-mail:
«La nouvelle méthode que nous proposons dans cet article pour mesurer les formes stellaires, l'astérosismologie, peut être de plusieurs ordres de grandeur plus précise que l'interférométrie optique. Elle ne s'applique qu'aux étoiles qui oscillent dans des modes non radiaux à longue durée de vie. La précision ultime de la méthode est donnée par la précision sur la mesure des fréquences des modes d'oscillation. Plus la durée d'observation est longue (quatre ans dans le cas de Kepler), meilleure est la précision des fréquences de mode. Dans le cas du KIC 11145123, les fréquences de mode les plus précises peuvent être déterminées à une partie sur 10 000 000. D'où l'étonnante précision de l'astérosismologie. »
Situé à 5000 années-lumière de la Terre, le KIC 11145123 a été considéré comme un candidat parfait pour cette méthode. D'une part, Kepler 11145123 est un chaud et lumineux, plus de deux fois la taille de notre soleil, et tourne avec une période de 100 jours. Ses oscillations ont également une longue durée de vie et correspondent directement aux fluctuations de sa luminosité. En utilisant les données obtenues par la NASA Kepler mission sur une période de plus de quatre ans, l'équipe a pu obtenir des estimations de forme très précises.
"Nous avons comparé les fréquences des modes d'oscillation qui sont plus sensibles aux régions de basse latitude de l'étoile aux fréquences des modes qui sont plus sensibles aux latitudes plus élevées", a déclaré Gizon. «Cette comparaison a montré que la différence de rayon entre l'équateur et les pôles n'est que de 3 km avec une précision de 1 km. Cela fait du Kepler 11145123 l'objet naturel le plus rond jamais mesuré, il est encore plus rond que le Soleil. »
À titre de comparaison, notre Soleil a une période de rotation d'environ 25 jours, et la différence entre ses rayons polaire et équatorial est d'environ 10 km. Et sur Terre, qui a une période de rotation inférieure à un jour (23 heures 56 minutes et 4,1 secondes), il y a une différence de plus de 23 km (14,3 miles) entre son polaire et son équateur. La raison de cette différence considérable est quelque chose d'un mystère.
Dans le passé, les astronomes ont découvert que la forme d'une étoile peut se résumer à de multiples facteurs - tels que leur vitesse de rotation, les champs magnétiques, les asphéricités thermiques, les écoulements à grande échelle, les vents stellaires forts ou l'influence gravitationnelle des compagnons stellaires ou des géants planètes. Ergo, mesurer «l'asphéricité» (c'est-à-dire le degré auquel une étoile n'est PAS une sphère) peut en dire beaucoup sur les structures des étoiles et son système de planètes.
Habituellement, la vitesse de rotation a été considérée comme ayant une incidence directe sur l'asphéricité des étoiles - c'est-à-dire que plus elle tourne vite, plus elle est oblate. Cependant, en regardant les données obtenues par la sonde Kepler sur une période de quatre ans, ils ont remarqué que son caractère oblat n'était qu'un tiers de ce à quoi ils s'attendaient, compte tenu de sa vitesse de rotation.
En tant que tels, ils ont été forcés de conclure que quelque chose d'autre était responsable de la forme hautement sphérique de l'étoile. "" Nous proposons que la présence d'un champ magnétique aux basses latitudes pourrait donner à l'étoile un aspect plus sphérique par rapport aux oscillations stellaires ", a déclaré Gizon. "Il est connu en physique solaire que les ondes acoustiques se propagent plus rapidement dans les régions magnétiques."
En regardant vers l'avenir, Gizon et ses collègues espèrent examiner d'autres étoiles comme Kepler 11145123. Dans notre seule galaxie, il existe de nombreuses étoiles dont les oscillations peuvent être mesurées avec précision en observant les changements de leur luminosité. À ce titre, l'équipe internationale espère appliquer sa méthode d'astérosismologie à d'autres étoiles observées par Kepler, ainsi qu'aux missions à venir comme TESS et PLATO.
"Tout comme l'héliosismologie peut être utilisée pour étudier le champ magnétique du Soleil, l'astérosismologie peut être utilisée pour étudier le magnétisme sur des étoiles distantes", a ajouté Gizon. "C'est le message principal de cette étude."
