Des scientifiques démontrent que l’activité magnétique du soleil influence la détermination de son âge sismique

Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par un chercheur de l’Université de Genève (UNIGE), a montré que l’activité magnétique du Soleil a une influence significative sur sa caractérisation sismique, contrairement aux prédictions des études précédentes. Des données importantes comme sa taille, son âge et sa composition chimique en dépendent.

Ces résultats ouvrent la voie à des recherches approfondies pour mieux comprendre la nature de l’activité magnétique et son impact sur les oscillations stellaires. L’étude est publiée dans la revue Astronomie et astrophysique.

L’astérosismologie, ou héliosismologie dans le cas du soleil, est une branche fascinante de l’astronomie qui étudie les oscillations des étoiles.

«Pour le comprendre, il faut imaginer une étoile comme une grosse boule de gaz en mouvement constant. A l’intérieur de cette étoile, il y a des ondes ou des pulsations qui la font vibrer, un peu comme le son qui résonne dans un instrument de musique», explique Jérôme Bétrisey, chercheur postdoctoral au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE et premier auteur de l’étude.

« Ces vibrations font que la surface de l’étoile bouge légèrement et change régulièrement de luminosité. Grâce à des instruments très précis, nous pouvons détecter ces variations de luminosité depuis la Terre ou depuis l’espace », poursuit le chercheur.

Écouter la symphonie des étoiles

En observant ces changements, les chercheurs peuvent en apprendre beaucoup sur la structure interne de l’étoile et déterminer des caractéristiques importantes comme sa taille, son âge, sa composition chimique ou son stade dans le cycle de vie stellaire. Une compréhension précise des caractéristiques des étoiles est essentielle, entre autres, pour déterminer les propriétés des planètes qui les entourent ou pour retracer l’histoire de la Voie lactée.

Malgré quelques succès majeurs au cours des dernières décennies, l’astérosismologie a également montré qu’il existe des différences significatives entre les observations et les prédictions des modèles théoriques du fonctionnement interne des étoiles.

Au fil des années, diverses méthodes ont été développées pour réduire ces écarts, avec plus ou moins de succès. Cependant, aucune des méthodes actuelles ne prend en compte l’activité magnétique des étoiles, son impact sur les résultats étant supposé négligeable.

L’équipe internationale dirigée par Bétrisey vient de démontrer le contraire. Elle a établi que l’âge du Soleil, déterminé par l’héliosismologie, varie significativement en fonction du niveau d’activité du cycle solaire.

Pour donner un ordre de grandeur, le Soleil a environ 4,6 milliards d’années, et des variations allant jusqu’à 300 millions d’années ont été observées entre les minima solaires. Si ces variations peuvent paraître faibles par rapport à l’âge du Soleil, elles ne sont plus négligeables compte tenu du niveau de précision qui sera atteint par les futures missions spatiales.

L’âge sismique du soleil est en corrélation avec le cycle d’activité solaire

Pour mieux comprendre l’impact de l’activité magnétique sur le Soleil, les scientifiques ont analysé 26,5 années de données solaires, couvrant deux cycles complets d’activité. Ils ont divisé ces données en environ 90 petites séries d’un an, espacées de trois mois. Pour chacune de ces séries, une analyse sismique a été réalisée, permettant de mesurer l’évolution des propriétés fondamentales du Soleil comme sa masse, son rayon et son âge au fil du temps.

Deux ensembles de données indépendants ont été utilisés pour vérifier la robustesse des résultats. L’un provient du réseau de télescopes terrestres BiSON (Birmingham Solar Oscillations Network) de l’Université de Birmingham, et l’autre de l’instrument GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies) à bord du satellite SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), qui orbite autour du soleil depuis le milieu des années 1990.

Quelle que soit la configuration testée, l’âge du soleil déterminé par héliosismologie a été corrélé au niveau d’activité du cycle solaire. Ils ont mesuré des variations d’environ 6 % en moyenne entre les périodes de minimum et de maximum solaires, ce qui est très significatif en termes de précision visée pour les futures missions spatiales qui analyseront d’autres étoiles similaires.

Par exemple, la mission PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) vise une précision de 10% pour l’âge d’une étoile comme le soleil.

L’étude des données GOLF et BiSON a également montré que l’impact du cycle d’activité sur l’âge sismique est plus marqué pour le plus actif des deux cycles étudiés. Ce résultat est logique et attendu d’un point de vue physique.

« Cependant, le Soleil n’est pas une étoile particulièrement active, ce qui suggère que l’impact de l’activité magnétique pourrait être très important pour des étoiles plus actives comme celles que PLATO détectera », ajoute Bétrisey.

Un brillant avenir pour l’étude de l’activité magnétique des étoiles

Les résultats de cette étude montrent que l’activité magnétique des étoiles constitue un enjeu majeur pour les futures missions spatiales telles que PLATO, notamment en termes de caractérisation des étoiles les plus actives. « Mais cette découverte ouvre aussi de nombreuses perspectives de recherche passionnantes », conclut Bétrisey.

L’activité magnétique des étoiles a une influence considérable sur les oscillations stellaires, ce qui complique la détermination précise de propriétés fondamentales telles que la masse, le rayon et l’âge des étoiles. Pour les futures missions spatiales, cela signifie qu’il faudra développer des méthodes plus sophistiquées pour tenir compte de cet impact magnétique.

Les défis posés par l’activité magnétique encourageront également les chercheurs à explorer davantage ce phénomène. Cela pourrait conduire à une meilleure compréhension de la physique stellaire, notamment de la façon dont les champs magnétiques interagissent avec les oscillations internes des étoiles. Ces recherches pourraient également améliorer notre compréhension des cycles d’activité stellaire, qui s’apparentent aux cycles solaires.