Astrophysique stellaire

Dans les termes les plus simples, le domaine de l’astrophysique stellaire est l’étude générale des étoiles. Il s’agit toutefois d’un vaste domaine qui englobe de nombreux sujets. Les étoiles produisent de l’énergie dans leur cœur et la diffusent dans l’environnement qui les entoure. Elles contiennent des champs magnétiques et des réactions nucléaires. Elles émettent des vents stellaires et des éruptions. Elles naissent, évoluent, puis meurent (de manière explosive!). Les étoiles sont des objets très complexes, et elles doivent être étudiées de près pour comprendre tous leurs processus différents.

Connaître son étoile, connaître sa planète

Une représentation artistique de l’étoile K2-33 et son exoplanète. (Crédit: NASA/JPL-Caltech)

Même si les scientifiques ont étudié les étoiles bien avant que quelqu’un ne découvre une exoplanète, les deux disciplines sont désormais étroitement liées. Les chercheurs d’exoplanètes ont un dicton : « Connais ton étoile, connais ta planète ». Cela signifie que pour vraiment comprendre une exoplanète, nous devons d’abord comprendre son étoile hôte. Par exemple, de nombreuses caractéristiques que nous essayons de mesurer pour une exoplanète (comme sa taille ou sa masse) ne sont connues que par rapport à l’étoile autour de laquelle elle tourne. Découvrir qu’une planète a 10% de la taille et 0,1% de la masse de son étoile n’est utile que si nous avons une bonne idée de la taille et de la masse de cette étoile.

En outre, la plupart des méthodes de détection des exoplanètes sont indirectes et ne nous renseignent sur l’exoplanète qu’à travers les signaux émis par la lumière de l’étoile. Il est donc parfois difficile de distinguer le signal d’une planète de celui de son étoile. Les étoiles ne sont pas des objets parfaitement statiques. Elles ont des points chauds et froids qui changent au fil du temps, le côté de l’étoile qui nous fait face change lorsqu’elle tourne, et elles ont parfois des pulsations irrégulières d’où jaillit de la matière chaude à leur surface. Ces processus peuvent tous modifier subtilement la luminosité et le spectre de l’étoile. Il est donc difficile de déterminer quelles caractéristiques observées sont dues à la planète en orbite et lesquelles proviennent de l’étoile. Si nous pouvons comprendre ce qui se passe avec une étoile, il devient beaucoup plus facile de distinguer les effets de la planète.

Certains de nos chercheurs à l’iREx étudient les étoiles à plein temps afin de mieux les comprendre. Grâce à l’instrument SPIRou, notre équipe a réalisé des mesures incroyablement détaillées de la naine rouge voisine appelée l’étoile de Barnard. Les données montrent plus de caractéristiques que les meilleures simulations informatiques, ce qui nous aide à comprendre comment créer de meilleurs modèles et mieux comprendre les étoiles.

Jeunes étoiles et associations stellaires

Une carte de certaines des jeunes associations d’étoile dans la Voie Lactée. (Crédit: M. Thévenot/J. Gagné)

D’autres scientifiques de l’iREx analysent la manière dont les étoiles se regroupent et se déplacent ensemble dans notre Galaxie. Ces « associations stellaires » peuvent s’avérer extrêmement utiles une fois identifiées, car les étoiles d’une association se sont probablement formées au même moment et ont été construites à partir du même mélange de gaz et de poussière. Cela permet de déterminer l’âge des étoiles, ce qui nous renseigne également sur l’âge des planètes qui les entourent. Connaître l’âge des exoplanètes aide les chercheurs à comprendre comment les planètes se forment et évoluent.

L’âge est un élément d’information particulièrement important lorsque nous prenons des images directes d’exoplanètes. Les exoplanètes sont si petites et si lointaines que nous ne pouvons pas vraiment prendre une image de la planète comme nous pouvons le faire avec les planètes de notre propre Système solaire, mais nous pouvons parfois détecter la tache de lumière provenant directement de la planète. L’une des principales limites de cette méthode d’imagerie directe est que l’on ne peut normalement pas faire la différence entre une grosse planète et une planète chaude. Ces deux qualités rendent l’exoplanète plus brillante. Toutefois, si l’on connaît l’âge de la planète, on peut estimer combien elle s’est refroidie depuis sa formation, ce qui permet enfin de déterminer sa taille.

Effets sur l’habitabilité

La zone habitable autour d’une étoile est liée à la plage de températures dans laquelle l’eau liquide peut exister. Mais ce n’est pas tout. Il existe de nombreuses autres propriétés d’une étoile qui peuvent améliorer ou ruiner les chances d’habitabilité d’une planète.

Les étoiles les plus grandes, les plus chaudes et les plus brillantes ont des zones habitables extrêmement larges dans lesquelles pourraient se loger plusieurs planètes, mais ces étoiles sont très rares et ne vivent pas longtemps (relativement parlant) avant d’exploser violemment en supernova. Même si une planète se formait dans sa zone habitbable, ces étoiles chaudes émettent une énorme quantité de rayonnements à haute énergie qui seraient très nocifs pour la vie semblable à celle sur la Terre et pourraient même décaper l’atmosphère des planètes.

En revanche, les naines rouges, petites et froides, sont de loin le type d’étoile le plus courant dans notre Galaxie. Leur petite taille et leur faible masse facilitent la détection de petites planètes autour d’elles, d’autant plus qu’elles sont très nombreuses. De nombreux astronomes pensent encore que ces minuscules étoiles sont peut-être le meilleur endroit pour chercher des mondes habitables.

L’astrophysique stellaire à l’iREx

Parce que comprendre le comportement des étoiles est si important pour la science des exoplanètes, l’iREx compte de nombreux experts en astrophysique stellaire. En combinant les connaissances de ces domaines complémentaires, les deux domaines de recherche en bénéficient et nous en apprenons davantage sur les étoiles et les planètes qui les orbitent. Pour en savoir plus, nous vous invitons à lire leurs profils: