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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 (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes pour la navigation. Il vient en complément de l'Académie des...) (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 (Dans l'œil, la pupille est le trou situé au milieu de l'iris. Il nous apparaît noir étant donné que la majorité de la lumière entrant...)», installée sur l'un des quatre télescopes de 8 m du Very Large Telescope de l'ESO. En détectant dans leur atmosphère 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 tous les phénomènes...), 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...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le...). 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 géante. La poussée sur ces grains est à l'image d'une tempête 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 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 l'Océanie. En plus...), a mis en oeuvre sur le télescope 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 polarisation est le fait...) de la lumière 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...) 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...) 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 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...) 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...) 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...). 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...) d'une grande partie de la masse de l'étoile, de façon à ce qu'elle serve de nouveau de matière première à la création de nouvelles étoiles. À l'opposé, 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...) 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...) 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,...) dans leur ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...).

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...) qui, en étant absorbés par la poussière, le propulsait en transférant une partie de leur énergie. 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...) 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...) 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...) 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 (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) - LESIA 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...). «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 (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...) 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,...) / 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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