Pourquoi le coeur des étoiles tourne-t-il moins vite que prévu ?

Publié par Adrien le 21/01/2023 à 13:00
Source: Observatoire de Paris
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Trois scientifiques français, dont un chercheur CNRS de l'Observatoire de Paris - PSL, expliquent dans un article publié dans Science ce 20 janvier 2023 pourquoi le cœur des étoiles tourne plus lentement que ce que les calculs prédisent, en utilisant des modélisation de l'écoulement de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...) dans les couches profondes de ces étoiles.

Dans certaines conditions, le cœur des étoiles se contracte. Et lorsque cela se produit, il se met à tourner plus rapidement que les couches extérieures de l'astre. Mais l'étude des vibrations des étoiles, l'astérosismologie, a mis au jour un phénomène étonnant: le cœur de ces étoiles tourne finalement plus lentement que ce que les calculs prédisent. Pourquoi ?

Trois scientifiques français du CNRS, d'Inria et de l'ENS-PSL ont étudié cette question et livrent leurs résultats dans un article publié dans Science le 20 janvier 2023.


Simulation montrant le champ magnétique intense généré à l'intérieur de la couche radiative d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) (lignes blanches). Ce champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique engendre de fortes turbulences du plasma (lignes bleues) des régions internes de l'étoile, qui ralentissent. Le champ magnétique étant toroïdal (en forme de tore (Un tore est un solide géométrique représentant un tube courbé refermé sur...) ou de beignet) et situé en profondeur dans la région radiative, il est caché de l'extérieur.
© Petitdemange et al.

Leurs simulations numériques qui modélisent l'écoulement de plasma dans les couches profondes d'une étoile ont montré que ce ralentissement du coeur peut être produit par un champ magnétique interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...). Plus précisément, l'écoulement du plasma peut amplifier un champ magnétique jusqu'à ce que celui-ci engendre de forts mouvements turbulents. Ces turbulences pourraient amplifier encore le champ magnétique jusqu'à provoquer un ralentissement du coeur de l'étoile.

Les résultats obtenus avec les simulations de l'équipe de recherche sont d'ailleurs en accord avec les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) astérosismologiques de nombreuses étoiles. Les simulations montrent par ailleurs que ce champ magnétique serait occulté par les couches extérieures de l'étoile, ce qui explique qu'aucun champ magnétique du genre n'ait encore été mesuré avec les techniques actuelles.

Ces recherches ont été menées au Laboratoire d'étude du rayonnement et de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) et atmosphères (Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) - PSL/CNRS/CY Cergy Paris Université/Sorbonne Université), au Laboratoire Jean-Alexandre Dieudonné (CNRS/Université Côte d'Azur/Inria) et au Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) de l'ENS (CNRS/ENS-PSL/Sorbonne Université/Université Paris Cité).
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