Le champ magnétique dans l'univers - Palais de la découverte

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DÉCOUVERTE N°346 MARS 200729phénomène supplémentaire est susceptiblede ralentir notre étoile, surtout si elle estjeune. Son champ magnétique s’ancre dansle disque d’accrétion qui a accompagné sanaissance et synchronise sa rotation sur lavitesse correspondant à une orbite dequelques rayons stellaires. Cette vitesse étantinférieure à la vitesse de rotation originellede l’étoile, elle est freinée. Il n’est donc passurprenant de constater que les étoiles peumassives possédant donc une zone convectiveet un magnétisme dynamo tournentmoins vite que les étoiles massives, chaudeset dénuées de zone convective.Magnétisme fossile47 Virginis, l’étoile étudiée par Babcock,intrigua immédiatement les astronomes. Sonmagnétisme différait sensiblement de celuidu Soleil. Les observations permirent dedécouvrir que les variations périodiques deson champ magnétique ne résultaient que dela rotation de l’étoile et pas d’une variationintrinsèque et cyclique. De plus, sa structuresemblait plus simple, analogue en premièreapproximation au champ dipolaire d’unbarreau aimanté. On pense aujourd’hui queces champs proviendraient de l’amplificationd’un fragment du champ galactique emprisonnépar le nuage ayant engendré l’étoile pareffondrement gravitationnel. Les champsfossiles modifient également le transport deséléments chimiques au sein des atmosphèresstellaires. On a ainsi pu montrer que surl’étoile epsilon de la Grande Ourse,l’oxygène est présent en quantité solaire prèsde l’équateur mais qu’il a presque complètementdisparu près des pôles magnétiques. Lemagnétisme intervient à tous les stades de lavie des étoiles. Quel rôle joue-t-il lors de leurnaissance ?La naissance des étoilesLes étoiles naissent par effondrement d’unnuage de gaz et de poussières. Intéressons-nous au stade ultérieur : une proto-étoile s’estformée et accrète encore de la matière. Elledemeure invisible, cachée derrière un épaiscocon de poussières qui baigne dans le champgalactique local. On sait aujourd’hui que lesétoiles jeunes, comme les T Tauri, sont lasource d’éruptions violentes et d’un rayonnementX qui ionise la matière environnante.Champ magnétique et matière – il s’agit deplasma – sont alors couplées près de l’étoile.Des phénomènes complexes mêlant turbulence,pression thermique et forcescentrifuges sont alors à l’origine de jets dematière canalisés (fig. 8).Là où les jets rencontrent le milieu interstellairese produisent des ondes de chocs matérialiséespar les objets de Herbig-Haro. Cesjets contribuent à ralentir l’étoile, mais ilsseraient aussi à l’origine des fortes excentricitésde nombreuses planètes extrasolairesdécouvertes à ce jour.Cadavres d’étoilesLes naines blanchesLa vie d’une étoile est un combat permanententre la gravité, qui tend à la faire s’effondreret la pression de radiation qui tend elle, aucontraire, à la dilater. Dans le Soleil, la pressionde radiation provient des réactionsnucléaires se déroulant en son sein.L’hydrogène se transforme en hélium avec unfort dégagement d’énergie. Quand l’hydrogèneviendra à manquer d’ici cinqmilliards d’années, la diminution du débitd’énergie provoquera l’expansion de sonatmosphère et la contraction de son cœur. Plusdense, plus chaud, ce dernier sera alors lesiège de nouvelles réactions nucléaires transformantl’hélium en carbone et oxygène. LeSoleil entrera dans une nouvelle périoded’équilibre mais cette dernière ne durera paséternellement. Lorsque le combustible héliumsera épuisé, nulle échappatoire ne seraautorisée car la masse du Soleil étant tropfaible, la pression résultante au centre ne sera
30DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007jamais assez grande pour permettre une fusiondu carbone ou de l’oxygène. Notre étoileconnaîtra alors des phases d’instabilité,expulsera ses couches externes et donneraainsi naissance au très photogéniquephénomène de nébuleuse planétaire. En lieu etplace du cœur effondré, on trouvera le cadavrede ce qui fut jadis le Soleil : une naineblanche. La naine blanche est un objet auxpropriétés exotiques et elle constitua un défiinsurmontable pour la physique classique.Imaginez un astre qui concentre la massed’une étoile dans le volume d’une planète dela taille de la Terre… sa densité, prodigieuse,équivaut à un million de fois celle de l’eau.Lors de son effondrement, le cœur ionisé del’étoile emporte avec lui les lignes de champmagnétique qui se trouvent donc resserrées.L’intensité du champ augmente de manièreconsidérable et influence certainement la rotationde la naine blanche. En effet, des calculsmontrent que l’effondrement de notre Soleildevrait conduire à un astre dont la période derotation s’élèverait à environ trois minutes.Or, les astronomes ont réussi à prouver que lesFIGURE 8HH30 est une étoile très jeune,âgé d’à peine 500 000 ans.En cinq années d’observation, le télescope spatialHubble a dévoilé des changements dans sondisque et ses jets. La scène est rendue visiblepar la réflexion de la lumière de l’étoile surla poussière située au-dessus et sous le plandu disque. Le diamètre de ce disque s’élèveà 450 unités astronomiques, soit 450 fois ladistance moyenne Terre-Soleil. Le champmagnétique stellaire joue un rôle majeur dansla formation des jets, qui quittent le disqueà près d’un million de kilomètres par heure.@ NASA, Alan Watson (Universidad NacionalAutonoma de Mexico, Mexique), Karl Stapelfeldt(Jet Propulsion Laboratory), John Krist (SpaceTelescope Science Institute) et Chris Burrows(Agence Spatiale Européenne/Space TeslecopeScience Insitute).naines blanches mettent quelques heures àquelques jours pour faire un tour sur ellesmêmes.Il faut donc que des mécanismes deperte de moment cinétique interviennent, bienqu’ils ne soient pas encore bien compris. Nuldoute que les puissants magnétismes dont lesnaines blanches sont la source n’y sont pasétrangers…
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