Nos tutelles

Nos partenaires

annuaire

aigle

Rechercher




Accueil > À la une

61 Cyg A : Première observation d’un cycle magnétique de type solaire

publié le , mis à jour le

Les astronomes se demandent depuis longtemps si les caractéristiques du Soleil en font un objet particulier, ou bien juste une étoile typique parmi tant d’autres. Suite à une intense campagne d’observations, une équipe de scientifiques, incluant des chercheurs du LUPM et le l’IRAP, vient d’annoncer une découverte cruciale pour faire progresser ce débat : la découverte de la toute première étoile dont le champ magnétique varie similairement à celui du Soleil.

Cette découverte est importante non seulement pour la physique stellaire, mais aussi pour comprendre les effets de l’activité magnétique de notre Soleil sur la Terre et sur nos sociétés technologiques. L’étoile en question, 61 Cyg A, se situe à quelque onze années lumière de la Terre, ce qui en fait l’une des plus proches voisines du Soleil. Après neuf années d’observations intensives, ces nouveaux résultats montrent que le champ magnétique de 61 Cyg A subit des inversions, et que le champ devient nettement plus complexe avant chaque inversion.

C’est la toute première fois qu’une telle évolution – typique du magnétisme solaire – est observée sur une autre étoile, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux progrès dans la modélisation des processus à l’œuvre dans le Soleil. L’étude des mécanismes qui génèrent les champs magnétiques intenses observés à la surface des étoiles de type solaire est primordiale pour comprendre leur « météorologie spatiale », c’es-à-dire les effets des flots de particules chargées émis par l’étoile sur l’atmosphère et l’évolution des planètes en orbite autour de ces étoiles.

Cylce solaire observé dans le domaine des ultraviolets extrêmes par SOHO-EIT.
Cylce solaire observé dans le domaine des ultraviolets extrêmes par SOHO-EIT.
Montage d’images produites par l’instrument EIT du satellite SOHO (domaine des ultraviolets extrêmes) couvrant un cycle solaire complet. En 2001 le Soleil traversait le maximum d’activité de son cycle. Pendant cette phase du cycle le soleil émet beaucoup plus de rayonnements énergétiques (ultraviolets et rayons X), et les éruptions solaires et éjections de matière coronale sont plus fréquentes. Crédit : SOHO - EIT Consortium, ESA, NASA.

Depuis de nombreuses années, nous savons que la grande majorité, voire toutes les étoiles, sont actives – à des degrés divers, et que cette activité (détectable à travers les variations de luminosité des étoiles par exemple) résulte de leur champ magnétique. Le Soleil, l’étoile la plus proche de la Terre, ne fait pas exception : ses variations, tout au long du cycle magnétique de 22 ans, s’accompagnent de l’inversion de la polarité de son champ magnétique chaque onze ans.

Les fluctuations solaires sont relativement faibles et plutôt lentes comparées à celles des étoiles magnétiquement actives connues, qui pour la plupart varient considérablement en terme de luminosité, sont le siège d’intenses et violentes éruptions stellaires, et dont la variabilité sur des durées de quelques mois à quelques années est beaucoup plus complexe que le cycle solaire. Pour cette raison, les astronomes se sont longtemps demandés si notre Soleil était particulier, ou si d’autres étoiles arboraient la même variabilité.

L’activité du Soleil est intrinsèquement liée à son champ magnétique, directement responsable de l’apparition de taches en surface ainsi que d’éruptions. Ce même champ alimente en outre le vent solaire, véritable flux de matière diffusé en continu dans l’espace. Sur une période de quelque vingt-deux ans, l’ensemble de ces caractéristiques varie, augmentant et diminuant régulièrement.

Deux "périodes actives" sont ainsi entrecoupées de "minima solaires", plus calmes. Durant plus de quarante ans, les astronomes ont observé les étoiles proches, à la recherche d’un astre se comportant similairement à notre Soleil. Ces observations ont révélé l’existence d’étoiles dotées d’une semblable variabilité – décennale. La question de la concordance de cette variabilité et de l’inversion de champ magnétique est toutefois demeurée sans réponse.

L’avènement, voici une dizaine d’années, d’instruments dédiés baptisés "spectropolarimètres stellaires", a permis de cartographier les champs magnétiques d’étoiles proches de type Soleil. Grâce à cette nouvelle technologie, qui équipe le Télescope Bernard Lyot installé au Pic du Midi, les astronomes de l’équipe Bcool ont effectué le suivi observationnel d’un certain nombre d’étoiles proches, parmi lesquelles 61 Cyg A. De dimensions plus petites et de luminosité plus faible que celles du Soleil, cette étoile située dans la constellation septentrionale du Cygne est à peine visible à l’oeil nu.

Position de l'étoile binaire 61 Cyg dans la constellation du Cygne.
Position de l’étoile binaire 61 Cyg dans la constellation du Cygne.
Cette carte présente la constellation du Cygne dans les régions septentrionales de la Voie Lactée, y figurent la plupart des étoiles visibles à l’œil nu dans un ciel sombre et clair. La position de l’étoile binaire 61 Cyg est repérée par un cercle rouge. Crédit : Julien Morin/IAU/S&T.

Ces observations on révélé la grande similitude de 61 Cyg A et du Soleil. A la différence de ce dernier, 61 Cygni constitue un système binaire dont les deux composantes, 61 Cyg A et 61 Cyg B, sont de taille et de luminosité légèrement inférieures à celles du Soleil. En dépit de ces différences, 61 Cyg A arbore des variations d’activité qui coïncident avec les changements de polarité de son champ magnétique – ces changements surviennent tous les 7 ans, et la durée complète du cycle magnétique s’établit à 14 ans.

En outre, le champ magnétique de 61 Cyg A se révèle d’autant plus complexe à l’approche de ces "inversions" (illustration 1). Ce comportement est parfaitement analogue à celui du Soleil. C’est la toute première fois qu’une telle similitude est observée.

Le réseau de lignes magnétiques de l’étoile 61 Cyg A. A gauche, une observation en juillet 2010 révèle un champ magnétique à la géométrie complexe, alors que l’étoile est proche de son maximum d’activité. A droite, une observation réalisée cinq années plus tard montre l’étoile à son minimum d’actrivité. Cette observation d’août 2015 montre une structure magnétique plus simple, de nature dipolaire, assez semblable dans sa géométrie au champ magnétique d’un simple barreau aimanté, ou à celui d’une planète comme la Terre. Cette évolution montre une similitude frappante avec le cycle solaire.

"Les preuves observationnelles de l’existence d’une activité magnétique semblable à celle du Soleil au sein d’étoiles telle 61 Cyg A nous permettront de simuler, via des modèles informatiques, la création de champs magnétiques stellaires de type solaire, de mieux comprendre les processus dynamos à l’œuvre au sein des étoiles analogues au Soleil, et donc au sein du Soleil lui-même", précise Julien Morin, enseignant-chercheur au LUPM (CNRS et Université de Montpellier), l’un des co-auteurs de cette nouvelle étude à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Comprendre la façon dont les étoiles de type solaire génèrent leurs champs magnétiques et les effets de ces champs magnétiques sur l’évolution des planètes et le développement de la vie constitue l’un des thèmes clés de l’astrophysique moderne. L’étude des autres étoiles nous permettra par ailleurs de mieux comprendre les processus générateurs du champ magnétique solaire ainsi que son impact sur la technologie terrestre et embarquée. Le vent solaire et surtout les éjections de matière coronale produites par les éruptions solaires peuvent en effet avoir des répercutions importantes sur Terre.

Lorsque ces flots de plasma atteignent la Terre, ils produisent non seulement les aurores boréales et australes qui illuminent les nuits hivernales des régions polaires (illustration 2), mais ils peuvent également perturber les communications radio et les réseaux électriques au sol, ainsi qu’endommager les satellites voir menacer la santé des astronautes en orbite terrestre.

Aurore boréale.
Aurore boréale.
Aurore boréale au dessus de la lagune glaciaire de Jökulsárlón en Islande. Crédit : Julien Morin.

Le projet Bcool

Le projet Bcool a pour objectif d’aboutir à une meilleure compréhension de la génération de champ magnétique par effet dynamo dans les étoiles froides, ainsi que de leur impact sur l’évolution de ces étoiles et de leurs système planétaires. Le LUPM accueillera la prochaine conférence annuelle Bcool à Montpellier en juillet 2017.

Référence

A solar-like magnetic cycle on the mature K-dwarf 61 Cyg A (HD 201091), par S. Boro Saikia et al., 6 octobre 2016, Astronomy & Astrophysics, 594, A29

Contact

Julien Morin, LUPM, CNRS & Université de Montpellier