La dynamique interne des étoiles reste largement méconnue. Tout a changé l'an dernier lorsque Paul Beck a démontré que, dans un certain type d'étoiles, le noyau tourne dix fois plus vite que la surface. Finaliste de l'Eos Pipette d'Or, ce jeune chercheur autrichien fait sensation.
Dans la liste des finalistes de l'Eos Pipette d'Or, Paul Beck est l'intrus : seul étranger parmi eux. Il y a quatre ans, il a rejoint l'Institut d'astronomie de la KU Leuven pour sa thèse.
À Heverlee, lors de notre visite, Beck prépare sa défense interne. Une évaluation positive – que nous anticipons – lui permettra de soutenir publiquement sa thèse plus tard cette année.
Rare exploit pour un doctorant : publier non pas un, mais deux articles en tant qu'auteur principal dans des revues prestigieuses (Science en 2011, Nature en 2012). Beck a dirigé les projets ayant révélé les noyaux stellaires en rotation rapide.
Les lacunes des connaissances
"Ces dernières décennies, les astronomes ont produit de magnifiques images d'étoiles, galaxies et objets cosmiques", explique Beck. "Mais des lacunes persistent : les observations directes ne révèlent que les surfaces ; l'intérieur reste invisible. La structure et la dynamique internes des étoiles en sont un exemple flagrant."
Nous observons les étoiles via leur lumière, mais sondre leur intérieur est impossible directement. Comme l'affirmait Arthur Eddington il y a plus de 50 ans : "Les régions les plus opaques de l'univers sont au cœur des étoiles." Cette vérité perdure.
Les astronomes comme Beck ont développé l'astérosismologie : en analysant les variations rythmiques de luminosité causées par des ondes internes, on infère la structure stellaire.
Géantes rouges
Sa thèse porte sur les géantes rouges, étoiles en fin de vie, gonflées jusqu'à 100 fois la taille du Soleil, leurs enveloppes externes refroidies émettant une lumière rougeoyante.
"La fusion persiste autour du noyau contracté, dans un environnement chaud et dense, selon les modèles théoriques", précise Beck.
Les oscillations stellaires causent ces variations de luminosité, trop faibles pour les télescopes terrestres. Depuis 2009, Kepler et CoRoT les scrutent intensivement.
Jusqu'alors, on pensait ces ondes incapables d'atteindre le noyau. "Nous avons découvert un second type de vibrations le pénétrant, source de notre publication dans Science (2011)", relate Beck. Une fenêtre sur un "lieu exotique et caché de l'univers".
Lancé en 2009 par la NASA, Kepler traque les exoplanètes habitables via les transits stellaires. Mais ses mesures de luminosité servent aussi l'astérosismologie : sur 4 ans, 15 000 géantes rouges ont été analysées.
Rotation accélérée
En étudiant plusieurs étoiles, Beck a révélé : "Les ondes profondes indiquent une rotation nucléaire au moins dix fois plus rapide que les couches externes." Première mesure expérimentale de cette dynamique, publiée dans Nature (2012).
Cette avancée éclaire l'évolution du Soleil. Beck s'intéresse surtout aux géantes rouges binaires : se distinguent-elles des isolées ?
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