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Sonder l'intérieur des étoiles avec des ondes sismiques

Dans 5 milliards d'années environ, le Soleil aura évolué vers sa phase ultime et prendra la forme d'une étoile naine blanche. Ces astres sont les résidus de coeurs stellaires mis à nu. Devenus inertes, ils se refroidissent et s'éteignent lentement. Cette évolution est le sort de plus de 95% des étoiles dans l'Univers. Les naines blanches sont des étoiles très compactes qui « pèsent » environ 60% de la masse du Soleil mais dont les dimensions sont celles de notre planète Terre (soit à peine un centième du rayon solaire). Si le Soleil et les étoiles devaient conserver tout au long de leur vie le mouvement de rotation acquis durant leur formation, les naines blanches, en raison de leur taille réduite, devraient tourner très rapidement sur elles mêmes avec des périodes de quelques secondes à peine. ’est le même principe, celui de la conservation du moment cinétique, qui s’applique à l'exemple de la patineuse qui, en ramenant ses bras sur elle-même, tourne de plus en plus rapidement. Or, la surface des naines blanches semble relativement figée avec des périodes de rotation de plusieurs heures, voire plusieurs années. Mais qu'en est-il au juste de la rotation dans les zones internes, inacessibles à l'observation directe? pourrait-il qu’une naine blanche « cache » son moment cinétique dans ces régions profondes qui tourneraient beaucoup plus rapidement que les zones superficielles?
Une équipe franco-canadienne, constituée de S. Charpinet (Université de Toulouse / CNRS), G. Fontaine et P. Brassard (Université de Montréal), apporte une réponse à cela suite à l'analyse détaillée des vibrations de l'étoile GW Virginis, un objet à l'aube de son lent déclin sous forme de naine blanche. Les trois chercheurs de l'équipe montrent que GW Virginis est en rotation lente et rigide sur au moins 90% de son rayon, englobant la quasi-totalité (97 %) de sa masse, éliminant ainsi la possibilité d'un coeur en rotation rapide. Sa période de rotation rigide est estimée à 33.6 heures. Ce résultat indique que l'étoile, probable descendante d'un lointain Soleil ou d'une étoile similaire, a vraisemblablement subi un freinage extrêmement important de sa rotation avant de devenir une naine blanche. trois chercheurs estiment que l’énergie de rotation résiduelle de GW Virginis représente à peine à 0.000001% de son énergie thermique interne responsable de sa luminosité, ce qui implique que cette étoile a perdu essentiellement tout son moment cinétique au cours de phases évolutives antérieures. Puisque GW Virginis est une étoile représentative des naines blanches en formation, ceci conforte les théories qui évoquent des mécanismes forts de freinage de la rotation interne des étoiles au cours de leur évolution et élimine les autres.
La technique utilisée pour arriver à ce résultat – l'astérosismologie – permet d'exploiter les pulsations stellaires pour sonder l'intérieur des étoiles, à l’image des géophysiciens qui étudient les ondes sismiques terrestres pour déterminer la structure interne de notre planète. Elle ouvre des perspectives importantes pour mieux connaître l'évolution structurelle et dynamique des étoiles sous l'action de processus physiques complexes.
Cette découverte est publiée dans la revue Nature.

Contacts:

Dr. Stéphane Charpinet, Laboratoire d'Astrophysique de Toulouse – Tarbes, Université de Toulouse / CNRS, France, Tél.: +33 (0)5 61 33 29 51 – Courriel: stephane.charpinet@ast.obs-mip.fr

Pr. Gilles Fontaine Université de Montréal – Montréal, Québec, Canada
Tél.: +1 (514) 343-6111-X47666 - Courriel: fontaine@astro.umontreal.ca

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