Une équipe de recherche internationale dirigée par un chercheur de l’Université de Vienne a pour la première fois détecté directement les vents stellaires de trois étoiles semblables au Soleil en enregistrant l’émission de rayons X de leurs astrosphères, et a imposé des contraintes sur le taux de perte de masse des étoiles. via leurs vents stellaires.
Les astrosphères, analogues stellaires de l’héliosphère qui entoure notre système solaire, sont des bulles de plasma très chaudes soufflées par les vents stellaires dans le milieu interstellaire, un espace rempli de gaz et de poussière. L’étude des vents stellaires d’étoiles de faible masse semblables au soleil nous permet de comprendre l’évolution stellaire et planétaire, et finalement l’histoire et l’avenir de notre propre étoile et de notre système solaire. Les vents stellaires sont à l’origine de nombreux processus qui évaporent les atmosphères planétaires dans l’espace et entraînent donc une perte de masse atmosphérique.
Bien que les taux de fuite des planètes sur une heure, voire un an, soient minimes, ils opèrent sur de longues périodes géologiques. Les pertes s’accumulent et peuvent être un facteur décisif pour qu’une planète évolue vers un monde habitable ou vers un rocher sans air.
Malgré leur importance pour l’évolution des étoiles et des planètes, les vents des étoiles semblables au Soleil sont notoirement difficiles à contrôler. Composés principalement de protons et d’électrons, ils contiennent également une petite quantité d’ions plus lourds et très chargés (par exemple oxygène, carbone). Ce sont ces ions qui, en capturant les électrons des neutres du milieu interstellaire autour de l’étoile, émettent des rayons X.
Émission de rayons X des astrosphères détectée
Une équipe de recherche internationale dirigée par Kristina Kislyakova, scientifique principale au Département d’astrophysique de l’Université de Vienne, a détecté pour la première fois l’émission de rayons X des astrosphères autour de trois étoiles semblables au Soleil, appelées étoiles de la séquence principale qui sont des étoiles dans la fleur de l’âge, et a ainsi enregistré directement de tels vents pour la première fois, ce qui leur permet d’imposer des contraintes sur le taux de perte de masse des étoiles via leurs vents stellaires.
Ces résultats, basés sur des observations avec le télescope spatial XMM-Newton, sont actuellement publiés dans Astronomie naturelle. Les chercheurs ont observé les empreintes spectrales (appelées raies spectrales) des ions oxygène avec XMM-Newton et ont pu déterminer la quantité d’oxygène et finalement la masse totale du vent stellaire émis par les étoiles.
Pour les trois étoiles avec des astrosphères détectées, nommées 70 Ophiuchi, epsilon Eridani et 61 Cygni, les chercheurs ont estimé leurs taux de perte de masse à 66,5 ± 11,1, 15,6 ± 4,4 et 9,6 ± 4,1 fois le taux de perte de masse solaire, respectivement. Cela signifie que les vents de ces étoiles sont beaucoup plus forts que le vent solaire, ce qui pourrait s’expliquer par une activité magnétique plus forte de ces étoiles.
« Dans le système solaire, l’émission d’échange de charge du vent solaire a été observée à partir des planètes, des comètes et de l’héliosphère et constitue un laboratoire naturel pour étudier la composition du vent solaire », explique l’auteur principal de l’étude, Kislyakova.
« L’observation de cette émission depuis des étoiles lointaines est beaucoup plus délicate en raison de la faiblesse du signal. De plus, la distance aux étoiles rend très difficile la distinction entre le signal émis par l’astrosphère et l’émission réelle de rayons X de l’astrosphère. étoile elle-même, dont une partie est « étalée » sur le champ de vision du télescope en raison d’effets instrumentaux.
« Nous avons développé un nouvel algorithme pour démêler les contributions stellaires et astrosphériques à l’émission et détecté des signaux d’échange de charges provenant des ions oxygène du vent stellaire et du milieu interstellaire neutre environnant de trois étoiles de la séquence principale.
« C’est la première fois qu’une émission d’échange de charge de rayons X provenant des astrosphères de telles étoiles est détectée. Nos taux de perte de masse estimés peuvent être utilisés comme référence pour les modèles de vent stellaire et élargir nos preuves d’observation limitées sur les vents d’étoiles semblables au Soleil. étoiles. »
Le co-auteur Manuel Güdel, également de l’Université de Vienne, ajoute : « Des efforts ont été déployés dans le monde entier pendant trois décennies pour prouver la présence de vents autour d’étoiles semblables au soleil et mesurer leur intensité, mais jusqu’à présent, seules des preuves indirectes basées sur leurs effets secondaires. Les effets sur l’étoile ou son environnement faisaient allusion à l’existence de tels vents ; notre groupe avait précédemment tenté de détecter les émissions radio des vents, mais ne pouvait que fixer des limites supérieures à la force du vent sans détecter les vents eux-mêmes.
« Nos nouveaux résultats basés sur les rayons X ouvrent la voie à la découverte et même à l’imagerie directe de ces vents et à l’étude de leurs interactions avec les planètes environnantes. »
« A l’avenir, cette méthode de détection directe des vents stellaires dans les rayons X sera facilitée grâce aux futurs instruments à haute résolution, comme le spectromètre X-IFU de la mission européenne Athena », explique Dimitra Koutroumpa, chercheuse au CNRS et co-auteure. de l’étude.
« La haute résolution spectrale du X-IFU résoudra la structure plus fine et le rapport d’émission des raies d’oxygène (ainsi que d’autres raies plus faibles), difficiles à distinguer avec la résolution CCD de XMM, et fournira des contraintes supplémentaires sur le mécanisme d’émission ; thermique émission des étoiles, ou échange de charges non thermiques des astrosphères.
Plus d’information:
Détection aux rayons X des astrosphères autour de trois étoiles de la séquence principale et de leurs taux de perte de masse., Astronomie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41550-024-02222-x