61 Cyg A : Première observation d’un cycle magnétique de type solaire

Les astronomes se demandent depuis longtemps si les caractéristiques du Soleil en font un objet particulier, ou bien juste une étoile typique parmi tant d’autres. Après neuf années d’observations intensives, une équipe de scientifiques, dont des chercheurs du Laboratoire Univers et particules de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier) et de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (CNRS/Université Paul Sabatier), vient de découvrir la toute première étoile dont le champ magnétique varie comme celui du Soleil : avec une inversion de la polarité lorsque l’activité de l’étoile est à son maximum, et avec une géométrie magnétique qui se simplifie à l’approche du minimum. Cette découverte importante pour la physique stellaire permettra également d’améliorer la modélisation des processus à l’œuvre dans le Soleil, et de mieux comprendre les effets de son activité magnétique sur la Terre comme sur nos différentes technologiques. L’étoile étudiée, 61 Cyg A, se situe à quelque onze années-lumière de la Terre, ce qui en fait l’une des plus proches voisines du Soleil. Ces résultats montrent que son champ magnétique devient nettement plus complexe avant chaque inversion, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux progrès dans la modélisation des processus à l’œuvre dans le Soleil. Ce résultat est publié en ligne le 6 octobre 2016 dans Astronomy & Astrophysics.
Depuis de nombreuses années, nous savons que la grande majorité, voire toutes les étoiles, sont actives – à des degrés divers, et que cette activité (détectable à travers les variations de luminosité des étoiles par exemple) résulte de leur champ magnétique. Le Soleil, l’étoile la plus proche de la Terre, ne fait pas exception : ses variations, tout au long du cycle magnétique de 22 ans, s’accompagnent de l’inversion de la polarité de son champ magnétique chaque onze ans. Les fluctuations solaires sont relativement faibles et plutôt lentes comparées à celles des étoiles magnétiquement actives connues, qui pour la plupart varient considérablement en terme de luminosité, sont le siège d’intenses et violentes éruptions stellaires, et dont la variabilité sur des durées de quelques mois à quelques années est beaucoup plus complexe que le cycle solaire. Pour cette raison, les astronomes se sont longtemps demandés si notre Soleil était particulier, ou si d’autres étoiles arboraient la même variabilité.

L’activité du Soleil est intrinsèquement liée à son champ magnétique, directement responsable de l’apparition de taches en surface ainsi que d’éruptions. Ce même champ alimente en outre le vent solaire, véritable flux de matière diffusé en continu dans l’espace. Sur une période de quelque vingt-deux ans, l’ensemble de ces caractéristiques varie, augmentant et diminuant régulièrement. Deux « périodes actives » sont ainsi entrecoupées de « minima solaires », plus calmes. Durant plus de quarante ans, les astronomes ont observé les étoiles proches, à la recherche d’un astre se comportant similairement à notre Soleil. Ces observations ont révélé l’existence d’étoiles dotées d’une semblable variabilité – décennale. La question de la concordance de cette variabilité et de l’inversion de champ magnétique est toutefois demeurée sans réponse.
L’avènement, voici une dizaine d’années, d’instruments dédiés baptisés « spectropolarimètres stellaires », a permis de cartographier les champs magnétiques d’étoiles proches de type Soleil. Grâce à cette nouvelle technologie, qui équipe le Télescope Bernard Lyot installé au Pic du Midi, les astronomes de l’équipe Bcool ont effectué le suivi observationnel d’un certain nombre d’étoiles proches, parmi lesquelles 61 Cyg A. De dimensions plus petites et de luminosité plus faible que celles du Soleil, cette étoile située dans la constellation septentrionale du Cygne est à peine visible à l’oeil nu.
Ces observations on révélé la grande similitude de 61 Cyg A et du Soleil. A la différence de ce dernier, 61 Cygni constitue un système binaire dont les deux composantes, 61 Cyg A et 61 Cyg B, sont de taille et de luminosité légèrement inférieures à celles du Soleil. En dépit de ces différences, 61 Cyg A arbore des variations d’activité qui coïncident avec les changements de polarité de son champ magnétique – ces changements surviennent tous les 7 ans, et la durée complète du cycle magnétique s’établit à 14 ans. En outre, le champ magnétique de 61 Cyg A se révèle d’autant plus complexe à l’approche de ces « inversions » (illustration 1). Ce comportement est parfaitement analogue à celui du Soleil. C’est la toute première fois qu’une telle similitude est observée.