Une étoile vue de l’intérieur

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février 2009
Dans une étoile, les ondes se propagent entre la surface (cercle blanc), et une couche où elles subissent une réfraction totale (cercle en pointillés). Elles restent dans les régions externes (flèche rouge) ou pénètrent jusqu’au cœur (flèche bleue).
© DR

Les étoiles sont comme des boules chinoises : elles résonnent. En les écoutant, on découvre leur chimie profonde.

Les étoiles scintillent, dans le ciel du soir. Mais en plus, elles oscillent !

Chaque étoile se déforme régulièrement, se gonfle et se dégonfle : sa lumière varie, régulièrement, de manière infime. « Cela résulte de la propagation d’ondes sonores à l’intérieur d’une étoile, un peu comme dans un instrument de musique », explique Yveline Lebreton, astronome à l’Observatoire de Paris et enseignante à l’Université de Rennes1. En étudiant ces oscillations, qui se comptent par centaines de milliers dans notre Soleil, on connaît la variation de la vitesse du son à l’intérieur de l’étoile.Cette vitesse, égale à plusieurs centaines de kilomètres/seconde dans les régions internes du Soleil, dépend de la température et de la composition chimique. « C’est le seul moyen pour sonder l’intérieur des étoiles, jusqu’à des régions très profondes, et comprendre les processus physiques à l’œuvre. » Sans cette étude, on ne connaît que la température et la chimie, en surface... mais pas l’intérieur gazeux, ce plasma qui tourne, avec ses frictions et ses cisaillements. Mais encore faut-il pouvoir mesurer l’oscillation d’une étoile, c’est-à-dire détecter une variation de l’ordre d’un millionième de l’intensité globale !

Une cinquantaine d’étoiles

C’est la mission du télescope spatial Corot(1), mis en orbite fin 2006 par le Cnes(2), en collaboration avec plusieurs laboratoires(3). En trois ans, il doit observer une cinquantaine de champs d’étoiles, avec leur étoile principale, dont certaines sont visibles à l’œil nu. Sur cette mission, Yveline Lebreton est responsable d’un groupe qui développe les codes numériques pour modéliser les étoiles et leurs oscillations.
Les premiers résultats sont tombés en mai 2008. « Nous connaissons actuellement une dizaine de fréquences d’oscillation de l’étoile HD49933, à 30parsecs(4) dans la direction de la Licorne, dont la masse est 1,3

fois celle du Soleil. Nous la modélisons. » Les chercheurs connaissent aussi sa puissance lumineuse, la distance, la température et la luminosité de surface. « Aujourd’hui, nous n’avons encore qu’une estimation de la taille de son cœur. Il détermine la quantité de combustible pour l’étoile, donc permet de déterminer son âge. C’est très important pour connaître l’histoire et l’évolution de notre galaxie. »

Une superTerre

L’autre mission de Corot est la détection de planètes, tournant autour d’étoiles. Cinq planètes(5) ont été découvertes en deux ans. Sur cette mission, Yveline Lebreton caractérise les étoiles hôtes des planètes, notamment leur masse et leur rayon. « L’objectif est de trouver une superTerre, une planète tellurique ayant une masse deux à dix fois plus grande que la nôtre. » Ce programme mobilise une centaine de scientifiques européens.

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Nicolas GUILLAS

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