Les ultraviolets et la matière en mouvement

Comment la lumière peut-elle pousser la matière ? Il faut avant tout savoir que plus la longueur d’onde est courte (UV, rayons X, rayons Gamma…), plus elle est énergétique La lumière ultraviolette intense émise par les étoiles massives est absorbée par les métaux. « Mais attention, en astronomie, s’amuse la chercheuse, nous avons une vision assez simple de la composition de la matière. Il n’y a dans l’espace que trois « éléments » : l’hydrogène, l’hélium, et... les métaux. » Lorsque les ions métalliques absorbent les rayons UV, les électrons en orbite autour de leur noyau vont s’éloigner de celui-ci. « L'ion se trouve alors dans ce qu’on appelle l’état excité, qui ne dure pas très longtemps. » Quand il reprend son état naturel, l’ion réémet de la lumière. Si la lumière initiale ne vient que d’une seule direction (radiale, depuis le centre de l'étoile), la réémission, elle, se fait dans toutes les directions. La force résultant de cette différence entre absorption et réémission génère une impulsion pour l’ion, qui se met en mouvement. Le schéma se répète inlassablement, générant un vent puissant.

« Globalement, les ions sont poussés vers l’avant. Un tout petit peu, mais comme ils sont beaucoup et qu’ils partagent ce qu’ils gagnent comme énergie, la matière est poussée de plus en plus fortement. » C'est ce processus très efficace qui explique que les vents des étoiles massives atteignent des vitesses et des taux de perte de masse énormes comparé au vent solaire.. L'important est donc l’intensité lumineuse, et la proportion de rayonnement UV dans celle-ci. Le Soleil n’émet que très peu d'UVs, là où les étoiles massives ont un rayonnement qui comprend plus de 90% d’UV, et le vent solaire n'a donc rien à voir avec celui des étoiles massives (il s'agit en fait simplement de gaz chaud en expansion, pas de matière poussée par l'ultraviolet).

Vers une modification de la connaissance des vents stellaires

Pour en revenir à Xi1 CMa, l’équipe scientifique est aujourd’hui face à un tout nouveau phénomène. « Nous pensons que les rayons X observés ici sont générés par le vent.  Mais pourquoi cette pulsation domine-t-elle ? On ne sait pas. Quelle influence a le champ magnétique de l’étoile ? On ne sait pas. » Xi1 CMa était déjà une étoile massive peu banale. Des champs magnétiques forts, seuls quelques pourcents des étoiles massives en possèdent. Pour tout dire, elles ne devraient même pas en avoir du tout, car elles ne possèdent pas de mouvements sous la surface pouvant générer les champs magnétiques à la manière d'une dynamo. « Celles qui en sont pourvues ont probablement un champ magnétique fossile, qui viendrait du tout début de leur vie, peut-être même des débuts de leur formation. »  Xi1 CMa est en outre une étoile pulsante, ce qui signifie que ses oscillations en surface sont visibles depuis la Terre. Et de telles étoiles, qui combinent cette triple particularité (massive, magnétique, pulsante), la chercheuse n’en connaît que deux autres. « C’était donc déjà un objet exceptionnel. Mais cette pulsation en rayons X rend Xi1 CMa encore plus intéressante. Nous ne connaissions aucun autre cas d’étoile présentant une pulsation X. »
 
Quelle que soit la nature de Xi1 CMa, elle a titillé la curiosité de la communauté scientifique. Les dernières observations à son sujet ont fait l’objet d’une publication dans Nature Comms, et seront présentées dans plusieurs colloques. « Et puis, je discute avec d’autres collègues pour envisager de nouvelles observations et des modélisations. Mais ça va seulement se lancer tout doucement. On est au tout début du projet, il ne faut pas être trop impatient. »