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Posté par Michel le Mercredi 18/04/2012 à 00:00
Tempêtes de sable autour d'étoiles géantes
Aujourd'hui, les astronomes mettent en oeuvre des techniques de plus en plus sophistiquées pour observer finement des phénomènes se produisant dans l'atmosphère d'étoiles lointaines. Une équipe internationale, comprenant un chercheur CNRS de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...) (1), a ainsi pu observer trois étoiles en fin de vie (La vie est le nom donné :), - des géantes rouges (W Hydrae, R Doradus et R Leonis, situées à 180 et à 340 années-lumière) - à partir d'une technique pionnière dite de "masquage de pupille", installée sur l'un des quatre télescopes de 8 m du Very Large Telescope de l'ESO. En détectant dans leur atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de gros grains de poussières, sources possibles de la présence d'un super vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à...), ils percent l'énigme liée à la perte de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) stellaire. Ces résultats sont publiés dans le journal Nature, en date du 12 avril 2012.


Image d'artiste de la présence de grains de poussière entourant l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche...) géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles se...). La poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) sur ces grains est à l'image d'une tempête (Une tempête est un phénomène météorologique violent à large échelle dite synoptique, avec un diamètre compris en...) de sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0,063 et 2 mm.). De taille modeste par rapport à des grains de sable, mais très grande pour un vent stellaire, ces grains à base de silice expliquent la présence d'un super vent responsable de la perte de masse des étoiles en fin de vie.(Anna Mayall)
Une équipe de chercheurs, menée par Barnaby Norris de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) de Sydney en Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de l’hémisphère Sud dont la superficie couvre la plus grande partie de...), a mis en oeuvre sur le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité...) Yepun (2) du Very Large Telescope à Paranal au Chili une technique pionnière qui permet d'observer la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères...) de l'atmosphère d'étoiles. Ils ont installé sur le télescope un masque de pupille. Ce masque, l'équivalent d'une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de lunettes sur laquelle on dessine des figures circulaires, permet d'augmenter la qualité d'image du télescope, pour atteindre une résolution encore jamais obtenue. À titre de comparaison, cette résolution permettrait de distinguer du Chili les deux phares d'une voiture située en Australie.

Les chercheurs ont ainsi pu mettre en évidence la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire...) de la lumière de l'étoile par les couches supérieures de leur atmosphère, et de ce fait, observer des grains de poussières de taille micrométrique, en grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.). La présence de ces grains, et leur taille, pourrait être un ingrédient indispensable pour produire le "super vent" propre aux étoiles en fin de vie.

Les étoiles telles que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée...) finissent leur vie par un "super vent". Environ 100 millions de fois plus fort que le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent stellaire.) actuel, il permet, au cours des derniers milliers d'années de la vie de l'étoile, de propulser à peu près la moitié de la masse de l'étoile dans le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités typiques allant de 10 à 100...). Ce phénomène, dit d'astration, permet le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. L'un des exemples qui...) d'une grande partie de la masse de l'étoile, de façon à ce qu'elle serve de nouveau de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...) première à la création de nouvelles étoiles. À l'opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits...), le coeur de l'étoile, qui aura échappé à la poussée de ce vent stellaire, deviendra une étoile morte, qui se refroidira lentement jusqu'à devenir un corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel n'existe pas, mais il représente un cas idéalisé servant de...) dérivant dans le cosmos. La connaissance de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) de ce vent au crépuscule de la vie de l'étoile est donc primordiale pour connaître et prévoir l'évolution des galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) dans leur ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...).

Pourtant, l'origine de ce super vent était inconnue. On a longtemps pensé qu'il résultait des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent,...) qui, en étant absorbés par la poussière, le propulsait en transférant une partie de leur énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Le problème vient du fait que l'étoile géante est trop brillante. Plusieurs milliers de fois plus brillante que le Soleil. De ce fait, les grains de poussière qui absorbent la lumière sont immédiatement évaporés. À l'opposé, des grains plus transparents ne bénéficieraient pas d'une poussée suffisante pour expliquer le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines...) de ce vent stellaire.

C'est dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu...) que l'équipe de scientifiques a découvert la présence dans l'atmosphère de grains ayant une taille beaucoup plus grande que celle supposé jusqu'alors. Ils ont trouvé des grains de la taille du micron. Une taille considérable pour un vent stellaire. Or, ces grains ont la propriété de dévier la lumière, au lieu de l'absorber. Ainsi, le flux stellaire peut pousser les grains sans les détruire. "La taille de ces grains a été un grande surprise pour nous" précise Sylvestre Lacour, chargé de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) en Astrophysique (L’astrophysique est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) - LESIA de l'Observatoire de Paris. "L'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) proche des géantes rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) est bombardé de photons, et on n'explique toujours pas comment dans un environnement aussi extrême, nous pouvons avoir des grains de cette taille".

Pourtant, les observateurs voient bien la poussière quitter l'étoile à des vitesses de l'ordre de 10 km/s, la vitesse (On distingue :) d'une fusée (Fusée peut faire référence à :) (ou 10 fois la vitesse d'une balle de fusil). "Mais même si on n'a pas résolu le problème de la formation des grains," poursuit Sylvestre Lacour, "leur grande taille permet d'expliquer comment l'étoile peut les propulser dans l'espace, sans les vaporiser avant même qu'ils puissent commencer à se déplacer".


Notes:

(1) Sylvestre Lacour est chargé de recherche CNRS au Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique – LESIA. Le LESIA est un département scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) de l'Observatoire de Paris et un laboratoire Observatoire de Paris / CNRS / Université Pierre et Marie Curie (Maria Sk?odowska-Curie (née à Varsovie le 7 novembre 1867 et décédée à Sancellemoz le 4 juillet 1934), connue en France sous le nom de Marie Curie, est une physicienne polonaise...) / Université Paris Diderot.

(2) Ce télescope fait partie du Very Large Telescope, un observatoire exploité par l'ESO et financé par un consortium de pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...), principalement européens.


Référence:

"A close halo of large transparent grains around extreme red giant stars" paru dans Nature le 12 avril 2012


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