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Paris, 12 février 2008

Renversement dans le monde des étoiles : le champ magnétique de tau Bootis bascule !

Les étoiles comme le Soleil cachent sous leur surface un impressionnant mécanisme : la génération de leur champ magnétique. Ces champs magnétiques ressemblent à ceux de simples aimants, si ce n'est qu'ils se retournent régulièrement en échangeant leurs pôles Nord et Sud, tous les 11 ans environ dans le cas du Soleil. Pour la première fois, une équipe internationale d'astrophysiciens(1), conduite par des chercheurs du CNRS, vient de surprendre une autre étoile - tau Bootis A - en train de faire sa galipette magnétique. Pour tau Bootis A, cette bascule magnétique semble être plus fréquente que pour le Soleil. La planète géante en orbite rasante(2) qu'elle héberge, est-elle à l'origine de cet emballement ? Cette découverte, publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, devrait nous aider à mieux comprendre le mécanisme des cycles magnétiques dans les étoiles comme le Soleil.

Les étoiles comme le Soleil ne sont pas les astres doux et discrets que suggère leur rassurante scintillation. Elles sont souvent animées d'une activité trépidante et parées d'une couronne aux arches impressionnantes, que l'on peut admirer lors des éclipses totales dans le cas du Soleil. Ces manifestations tempétueuses sont dues à la présence d'un champ magnétique, qui ressemble à celui d'un aimant et que la couronne visualise comme la limaille de fer pour un aimant. Les aimants stellaires sont produits par un mécanisme complexe - impliquant à la fois la rotation de l'étoile sur elle-même et les bouillonnements de matière qui règnent sous la surface - similaire à celui qui produit le champ magnétique terrestre. C'est cet aimant qui donne le rythme au Soleil. Tous les 11 ans, l'aimant bascule et échange ses pôles Nord et Sud: c'est le cycle magnétique du Soleil.  On pense même qu'à plus long terme, ce champ magnétique est capable d'influencer le climat terrestre et qu'il a pu contribuer au petit âge glaciaire pendant le Moyen-Âge.

Les étoiles similaires au Soleil possèdent aussi des aimants basculants. Mais jusqu'à récemment, il était difficile d'étudier ce phénomène sur d'autres étoiles que le Soleil, faute de moyen d'observation approprié. En mesurant directement le champ magnétique de ces étoiles, une équipe internationale d'astrophysiciens1, conduite par Jean-François Donati (Laboratoire d’astrophysique de Toulouse-Tarbes /Observatoire Midi-Pyrénées/INSU-CNRS/Université Paul Sabatier) et Claire Moutou (Laboratoire d’astrophysique de Marseille/Observatoire astronomique de Marseille-Provence/INSU-CNRS/Université de Provence), vient de surprendre l'étoile tau Bootis A en train d'accomplir sa bascule magnétique. Pour cette découverte, ils ont utilisé deux instruments jumeaux baptisés ESPaDOnS au Télescope Canada-France-Hawaii, et NARVAL(3) au Télescope Bernard-Lyot du Pic du Midi.

Légèrement plus chaude et 20% plus massive que le Soleil, tau Bootis A est aisément visible à l'œil nu dans la constellation du Bouvier, et n'est distante du Soleil que de 51 années-lumière. Ce qui la rend encore plus intéressante, c'est qu'elle possède une planète géante en orbite rasante. Cette planète est même si proche de l'étoile et si massive (environ 6,5 fois plus massive que Jupiter pour une distance orbitale 20 fois plus faible que la Terre autour du Soleil) qu'elle a apparemment contraint la surface de l'étoile, par le biais des forces de marées, à tourner à son propre rythme orbital - en 3 jours environ, soit près de 10 fois plus vite que le Soleil.

Si Jean-François Donati, Claire Moutou et leurs collègues ont pu surprendre tau Bootis A en plein renversement magnétique, ce n'est probablement pas qu'une question de chance : il semblerait que cette étoile accomplit ses bascules beaucoup plus souvent que le Soleil, si bien que les chercheurs s'interrogent sur le rôle que joue la planète géante sur le rythme des saisons magnétiques de l'étoile. Il est clair que dorénavant, tau Bootis A va concentrer les regards des télescopes pour permettre aux astronomes de ne rater aucun des futurs épisodes de la série - ce qui leur permettra aussi, à terme, de mieux comprendre comment fonctionne la machine magnétique du Soleil et des étoiles.

tau Bootis

© Philippe Durville

L'étoile tau Bootis dans la constellation du Bouvier




planète géante

© Karen Teramura

Vue d'artiste de tau Bootis A avec son aimant basculant et sa planète géante



Notes :

1) Cette équipe comprend : J.F. Donati (Observatoire Midi-Pyrénées/Laboratoire d'astrophysique de Toulouse-Tarbes, CNRS/Université Paul Sabatier), C. Moutou (Observatoire Marseille-Provence/LAM, CNRS/Université de Provence), R. Farès (Observatoire Midi-Pyrénées/LATT, CNRS/UPS), D. Bohlender (National Research Council of Canada, Canada), M. Deleuil (Observatoire Marseille-Provence/Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, CNRS/Université de Provence), C. Catala (Observatoire Paris /Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique, CNRS/Université Paris 7), E. Shkolnik (University of Hawaii, USA), A.C. Cameron (University of StAndrews, UK), M.M. Jardine (University of StAndrews, UK) and G.A.H. Walker (University of Victoria, Canada).
2) Orbite dont le rayon est une petite fraction de la distance terre soleil
3) ESPaDOnS et NARVAL sont des spectropolarimètres stellaires, des instruments astronomiques spécialement conçus et optimisés pour étudier les champs magnétiques des astres. (Consulter le site web)

Références :

Magnetic cycles of the planet-hosting star Tau Bootis, JF Donati, C Moutou, R Fares, D Bohlender, C Catala, M Deleuil,
E Shkolnik, AC Cameron, MM Jardine, GAH Walker, Monthly Notices of Royal Astronomical Society, sous presse.

Contacts :

Chercheurs :
Jean-François Donati
T 05 61 33 29 17
donati@ast.obs-mip.fr

Claire Moutou
T 04 91 05 59 66
claire.moutou@oamp.fr

Presse :
Cécile Pérol
T 01 44 96 49 88
cecile.perol@cnrs-dir.fr

Communication INSU-CNRS :
Philippe Chauvin
T 01 44 96 43 36
philippe.chauvin@cnrs-dir.fr


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