Astrophysique solaire et stellaire astro-ph.SR

Le radiotélescope RATAN-600 est un anneau de centaines de panneaux d'aluminium sur le flanc d'une montagne en Karatchaïévo-Tcherkessie. Au printemps 2018, son miroir a capté les ondes radio de seize naines rouges — des étoiles petites, sombres, mais à la très longue durée de vie.

Au nord du microquasar SS 433, dans le domaine des rayons X mous, un arc est apparu. Faible, diffus, mais épousant obstinément des contours déjà connus par les observations radio. Les astronomes ont étudié son spectre et ont vu un gaz chauffé à onze millions de kelvins. Un gaz qui n'a pu être chauffé ni par les jets, ni par le vent du disque d'accrétion.

Le Système solaire effectue une révolution complète autour du centre de la Voie lactée en 210 millions d'années. La dernière fois que nous étions du même côté de la Galaxie, les premiers dinosaures parcouraient la Terre. Ce chiffre, 243.72 km/s, a pu être affiné grâce à de rares étoiles qui traversent la Galaxie comme des boulets de canon.

Dans les champs profonds d'Euclide, des étoiles qui n'étaient pas dans les catalogues s'embrasent. Le télescope, conçu pour cartographier la matière noire, a fonctionné comme un piège photographique : un seul cliché et l'explosion cosmique est déjà enregistrée.

Au centre du rémanent de la supernova SN 1987A, à 168 000 années-lumière de la Terre, se cache un objet que les astronomes cherchent depuis 37 ans. C'est la supernova la plus proche qui ait explosé sous les yeux des télescopes modernes, et la seule dont le rémanent compact n'a toujours pas pu être observé directement.

En août 2024, le coronographe MIRI du télescope James Webb observait Alpha du Centaure A, l'étoile de type solaire la plus proche du Soleil. À 1,5 seconde d'arc de l'étoile, une source ponctuelle S1 a clignoté. Flux de 3,5 mJy, contraste de 5,5×10⁻⁵. Quatre à six sigma. Un phare a brillé dans la brume.

Trois corps qui s'attirent selon la loi de la gravitation universelle : voilà un problème qui déroute les mathématiciens depuis trois siècles. Depuis Poincaré, on sait qu'il n'existe pas de solution générale et que les trajectoires sont chaotiques. Mais dans ce chaos, il y a des îlots d'ordre : les orbites périodiques, où le mouvement se répète.

Au cœur même d'un nuage moléculaire, là où la température chute à 10–20 kelvins et où la densité du gaz atteint un million de particules par centimètre cube, règne une ombre glacée.

Quatre heures cinquante-huit minutes. À ce rythme, tel un métronome, quelque chose passe devant la naine blanche ZTF J1944+4557, assombrissant sa lumière d'un tiers, parfois de près de la moitié.

Un vent soufflant à contre-rotation de la planète attise la forge de carbone. Voilà à quoi ressemble l'atmosphère de l'objet PSR J2322-2650b, un compagnon de type jovien d'un pulsar milliseconde.

Dans le nuage sombre NGC 6334I-North, à 5500 années-lumière de la Terre, l'interféromètre radio ALMA a aperçu quelque chose d'inattendu : autour d'une jeune étoile massive tourne un disque de gaz et de poussière, et à l'intérieur, sept condensations denses. Chacune d'elles pourrait devenir une étoile.

Dans la nuit du 9 au 10 mars 2024, un nuage de plasma éjecté par le Soleil filait loin de l'astre. Il avait déjà dépassé une distance de cinq rayons solaires lorsque le réseau au sol de 352 antennes, dans la vallée Owens en Californie, a capté de lui un bref signal radio.

Dans l'essaim dense de vieilles étoiles connu sous le nom d'amas globulaire M15, les astronomes ont discerné non seulement des étoiles, mais aussi des strates de temps.

Les naines brunes sont des « étoiles ratées » qui n'ont jamais réussi à allumer leur fournaise nucléaire. Plus massives que des planètes mais plus légères que des étoiles, elles ressemblent à de gigantesques mixeurs atmosphériques : leurs entrailles sont brûlantes, leurs couches supérieures relativement fraîches, et de puissants courants secouent ce mélange.

Le télescope TESS, qui cherche habituellement des planètes autour d'autres étoiles, a remarqué 24 baisses de luminosité autour de RZ Psc. C'étaient des comètes — des blocs de 1 à 7 km, passant devant le disque de l'étoile.

Sur un pont, on a arraché le milieu — et personne n'attend de voitures sur l'autre rive. C'est ainsi que les astronomes voyaient les trous noirs de 50 à 130 masses solaires : les étoiles capables de les créer explosent en supernovae à instabilité de paire — le cœur chauffe tant que la lumière engendre des particules et des…

Dans l'obscurité infinie de l'espace interstellaire, la planète vagabonde WISE 0855 scintille d'une lueur thermique à peine perceptible, comme une braise qui se refroidit.

La gravité de la planète comprime et pétrit rythmiquement la lune, comme une pâte : ce « malaxage » constant échauffe l'intérieur, et des océans d'eau peuvent subsister longtemps sous la croûte de glace. Dans la galaxie, il y a une multitude de planètes errantes, éjectées par une…

L'Univers est rempli d'une masse invisible — la matière noire. Une des hypothèses : ce serait de minuscules trous noirs, nés au moment du Big Bang. Avec une masse d'astéroïde et une taille plus petite qu'un atome, ils traversent les planètes sans laisser de trace.

Les naines brunes sont plus lourdes que les planètes, mais plus légères que les étoiles. Leur atmosphère ressemble à une marmite en ébullition : des nuages de sable brûlant et de gouttelettes de fer montent et descendent sans cesse.

Deuxième visiteur interstellaire, la comète 3I/ATLAS brille d'une manière inhabituelle à cause de grains de métal rouillés dans son noyau glacé. En s'approchant du Soleil, elle se comporte comme une vieille boîte de conserve jetée dans un feu de camp : la chaleur fait fondre la glace, l'eau s'infiltre dans le métal, et une corrosion intense s'ensuit.

Bien au-delà du Système solaire, le monde VHS 1256B — une planète géante sans étoile — poursuit son errance. Les astronomes se demandaient pourquoi sa luminosité variait de près de 40 % en quelques jours.

Le Soleil n'est pas une simple boule, mais un manoir magnétique. Ses fils de force invisibles, comme un câblage électrique, traversent l'espace et gouvernent la météo cosmique. Mais jusqu'ici, nous ne voyions ce câblage que depuis le palier — le plan de l'orbite terrestre. Le rôle du grenier et de la cave, les pôles magnétiques, restait un mystère.

Tout comme la levure transforme la farine en une pâte bien levée, l'« assaisonnement » radioactif d'une supernova — l'explosion d'une étoile massive en fin de vie — aide à façonner une planète rocheuse. L'ingrédient clé ici est l'aluminium-26, un isotope radioactif qui, en se désintégrant, libère de la chaleur.

Le vent solaire n'est pas un ruisseau tranquille, mais une soupe bouillonnante de particules chargées. La sonde Parker, en plongeant vers le Soleil lui-même, a capté deux types de vagues-mixeurs.

Dans les ténèbres de l'espace interstellaire dérivent des millions de planètes vagabondes — des mondes sans attache à aucune étoile. On ne peut presque pas les voir, mais quand un tel vagabond passe devant une étoile lointaine, sa gravité courbe la lumière et crée un instant une loupe cosmique.

Le télescope James Webb observe l'étoile TRAPPIST-1 — une minuscule naine rouge autour de laquelle gravitent sept planètes de la taille de la Terre. Et il voit quelque chose d'inhabituel : les éruptions brillantes sur cette étoile atteignent à peine 3500–4000 degrés.

Bételgeuse est une étoile géante prête à exploser en supernova. Mais elle n'est probablement pas seule : une petite étoile compagne, Sivarkha, orbite tout près. Tous les 2000 jours, elle traverse les couches externes de Bételgeuse, telle une barque fendant l'eau, laissant des vagues de gaz incandescent.

Dans trois systèmes binaires, une naine blanche — le noyau mort d'une étoile — vole du gaz à sa voisine. Celle-ci est si peu lumineuse qu'on ne la voit pas avec un télescope ordinaire. Le télescope James Webb a observé ces paires en lumière infrarouge, comme une caméra de vision nocturne.

Par sa gravité, le Soleil crée un verre à pied invisible dans lequel la matière noire d'une variété particulière — ultra-légère — ne clapote pas de manière chaotique, mais occupe des marches d'énergie strictes, comme des couches de liquide transparentes.

Une étoile à 300 années-lumière danse avec un partenaire invisible. Un côté de l'étoile chauffe plus que l'autre, comme si le danseur invisible lui soufflait un vent brûlant. Ce partenaire est une étoile à neutrons — une braise de la taille d'une ville, si dense qu'une cuillère à café de sa matière pèserait plus que le mont Everest.

En 2019, Bételgeuse a soudainement pâli, alimentant les rumeurs d'une explosion imminente. Mais la cause en était des nuages de poussière cosmique. Aujourd'hui, le télescope Gemini North a repéré, dans son éblouissante clarté, une minuscule étoile compagne prédite par les calculs.

Au cœur de nombreuses galaxies se cachent des trous noirs supermassifs, entourés de disques de gaz, de poussière cosmique et d'étoiles. Leurs collisions peuvent engendrer des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps.

Une étoile tremble comme une cloche après un coup. Ces tremblements — de minuscules variations de luminosité et de surface — peuvent être captés par un télescope. En analysant les fréquences de ces « notes stellaires », les astronomes déduisent ce qui se passe à l'intérieur : l'âge de l'étoile, sa structure.

Dans le courant stellaire d'Andromède — une longue bande d'étoiles arrachées à une petite galaxie lors d'une collision avec une grande — les astronomes ont remarqué une étoile qui brille plus que toutes ses voisines. Elle pulse : elle gonfle et se contracte tous les 89 jours, comme un cœur qui bat en rythme.

Le Soleil ne tourne pas comme un corps rigide : son équateur effectue une rotation plus rapide que ses pôles. Cette différence de vitesse de rotation crée des couches qui se déplacent à des vitesses différentes, comme des courants océaniques à différentes profondeurs.

Dans un gaz brûlant de particules chargées — le plasma — les champs électriques chaotiques agissent comme un tamis. Une particule lente s'entoure d'un nuage de charges opposées qui neutralise le champ externe. Une particule rapide, elle, perd cette armure et se fait accélérer.

Sur le Soleil, de brèves éjections de plasma se produisent sans cesse : ce sont les nano-jets. De la taille d'une petite ville, ils filent à des centaines de kilomètres par seconde et disparaissent en moins d'une demi-minute. Chaque éruption est comme une minuscule explosion qui projette du gaz brûlant vers le haut.

Les étoiles semblables au Soleil tournent rarement en solitaires. Beaucoup d'entre elles dansent avec des partenaires invisibles — les naines brunes : des objets plus gros que des planètes, mais trop légers pour une combustion stellaire stable.

La naine rouge V374 Pegasi est une étoile d'un tiers de la taille du Soleil, mais avec un tempérament de volcan. Toutes les quelques heures, d'immenses amas de plasma se détachent de sa surface, comme des bulles de vapeur s'échappant d'une chaudière bouillante.