On sait peu de choses sur la dynamique interne des étoiles. Tout a changé l'année dernière, lorsque Paul Beck a montré que dans un certain type d'étoile, le noyau tourne dix fois plus vite que la surface de l'étoile. Beck est nominé pour l'Eos Pipet.
Dans la liste des finalistes de l'Eos Golden Pipette, Paul Beck est – littéralement – l'intrus. En tant qu'Autrichien, il est le seul étranger. Il y a quatre ans, il est venu à l'Institut d'astronomie de la KU Leuven pour sa thèse.
Lorsque nous rendons visite à Beck sur le campus de Heverlee, il est occupé à préparer sa défense interne. S'il est évalué positivement - et nous en sommes convaincus - Beck sera autorisé à tenir sa défense publique plus tard cette année.
Il n'est pas fréquent qu'un doctorant publie non pas un, mais deux articles dans des revues scientifiques de premier plan (en 2011 dans Science) pendant sa période de recherche. , et en 2012 dans Nature † En fait, Paul Beck l'a fait à chaque fois en tant qu'auteur principal, car il a dirigé le projet qui a découvert les noyaux d'étoiles en rotation rapide.
Écarts
Pourquoi cette découverte est-elle si surprenante ? "Au cours des dernières décennies, les astronomes ont pu créer de nombreuses belles images d'étoiles, de galaxies et de nombreux autres objets de notre univers", explique Beck. «Mais il y a des lacunes majeures dans cet océan de connaissances. Les observations directes ne nous montrent que la surface des objets; ce qui se passe à l'intérieur reste caché. La structure interne et la dynamique des étoiles est un exemple d'un tel écart. »
Beck explique que nous pouvons voir l'extérieur des étoiles grâce à la lumière qu'elles émettent, mais qu'il est impossible de voir directement sous la surface de l'étoile. Arthur Eddington (un grand astronome britannique, ndlr) disait il y a plus de cinquante ans que les régions de l'univers les plus difficiles à observer se situent au plus profond des étoiles. Sa déclaration s'applique toujours aujourd'hui.'
Au cours des dernières décennies, des astronomes comme Beck ont développé une approche indirecte. En regardant les variations rythmiques de luminosité, il est encore possible d'obtenir des informations sur l'intérieur des étoiles. "Ces variations sont causées par des ondes se propageant profondément dans les étoiles, une technique que nous appelons 'astérosismologie'."
Géants rouges
Beck a étudié les géantes rouges pour sa thèse. Ce sont des étoiles qui ont atteint leur dernière phase de vie, avec leurs couches externes tellement élargies que les étoiles sont jusqu'à cent fois plus grandes que le soleil. Au cours de ce processus d'expansion, les couches externes se sont fortement refroidies, de sorte que ces étoiles émettent principalement de la lumière rouge.
"Mais le processus de fusion se poursuit dans les couches autour du noyau de la géante rouge", explique Beck. "Le noyau s'est contracté dans un environnement extrêmement chaud et comprimé - du moins, c'est ce que les modèles théoriques nous disent sur la dynamique stellaire."
Les variations de luminosité des géantes rouges sont causées par ce que les astronomes appellent "les oscillations des étoiles". Ces signaux vibratoires sont si faibles qu'il est presque impossible de les observer depuis le sol. Ce n'est que depuis 2009, avec l'arrivée des télescopes spatiaux tels que Kepler et Corot, que ces vibrations ont pu être étudiées de manière intensive.
Jusqu'à récemment, on croyait que les vibrations ne pénétraient pas à l'intérieur absolu de l'étoile, là où se trouve le noyau. Nous avons été très surpris lorsque nous avons trouvé un deuxième type de vibration qui atteignait le noyau », explique Beck. Cette découverte, à partir de 2011, a fourni à Beck et à ses collègues leur première publication majeure, dans Science. † "La découverte a révélé un endroit lointain et exotique dans l'univers qui avait été caché jusqu'à présent."
L'agence spatiale américaine NASA a lancé le télescope Kepler en 2009 avec un objectif principal :trouver des exoplanètes dans la "zone habitable" autour d'étoiles lointaines. Une telle planète « habitable » est à la bonne distance de son étoile pour contenir de l'eau liquide. Mais bien sûr, les exoplanètes n'émettent pas de lumière qui peut nous atteindre, donc le télescope regarde principalement les étoiles.
Beck :« Le télescope est constamment pointé sur une zone du ciel étoilé dans la constellation du Cygne. Lorsqu'une planète se déplace devant l'une des étoiles, cela provoque des variations très faibles mais périodiques de la luminosité de l'étoile. » Au cours de sa première année de fonctionnement, en 2010, Kepler a ainsi pu identifier plus de 150 planètes. .
Mais comme Kepler examine les variations de luminosité des étoiles, il peut également être utilisé à d'autres fins. "Nous nous sommes demandé si le télescope pouvait détecter les variations de luminosité des géantes rouges. Et oui, cela s'est avéré être un succès. Sur la base de quatre années d'observations, nous avons pu détecter des variations et les vibrations stellaires associées chez pas moins de 15 000 géantes rouges.'
Rotation plus rapide
Beck a analysé plusieurs étoiles en détail. "Nous avons constaté que les vibrations qui pénètrent profondément à l'intérieur des géantes rouges connaissent une rotation plus rapide." L'analyse de Beck a montré que le noyau des géantes rouges tourne au moins dix fois plus vite que les couches externes. Une découverte majeure, étant donné que l'on ne savait presque rien de la dynamique interne de ce type d'étoiles auparavant, qui avait également été vérifiée expérimentalement. Cela a abouti à une deuxième publication renommée pour l'équipe de Paul Beck, cette fois dans Nature .
La découverte nous en apprend plus sur la façon dont le soleil – notre propre étoile – vieillira. Mais l'intérêt de Beck reste principalement pour les géantes rouges. « Mes recherches portent principalement sur les dernières étapes de la vie des stars. Les géantes rouges se présentent également sous forme d'étoiles doubles. Il est très intéressant de savoir si elles se comportent différemment des étoiles singulières.
