« Dans les prédictions théoriques, nous pensions que ce champ magnétique puissant sur Xi1 CMa influençait les vents. Que, partant des deux hémisphères de l’étoile, ils seraient contraints de suivre les lignes de champ, et d'entrer en collision au niveau de l’équateur. Et à une telle vitesse, avec autant de matière, cette collision devait être énorme, et générer beaucoup d’énergie, donc de lumière X. Une signature facilement identifiable que nous voulions observer pour vérifier nos hypothèses d’influence du champ magnétique sur les vents stellaires. » L’équipe a donc obtenu un temps d’observation via le télescope de l’ESA XMM-Newton, en orbite autour de la Terre depuis 1999, et pour info, testé au Centre Spatial de Liège (l'ULg était également impliquée dans la construction d’un de ses instruments). Pendant 29 heures, XMM-Newton a pointé ses miroirs dans la direction de Xi1 CMa. « Une fois nos données récoltées, je devais analyser la courbe de lumière X, soit la variation d'intensité lumineuse de l’étoile durant l'observation. Et j’ai directement vu qu’il y avait une variation périodique, anormale et totalement différente de ce qu’on avait prévu : une pulsation lumineuse périodiquement stable. C’était aussi étonnant qu’inédit pour une étoile massive. »

Un nouveau phénomène à identifier

L’émission lumineuse des étoiles massives varie, y compris dans les rayons X, ce n’est pas extraordinaire. Que cette variation soit périodique ne l’est pas plus. Cette périodicité a pu notamment être observée notamment au sein de systèmes composés de deux étoiles orbitant l’une autour de l’autre, et dont les vents entraient en collision (Lire l’article « Le vent stellaire livre ses secrets »). « Mais dans le cas présent, nuance Yaël Nazé, l’étoile est toute seule. Et sa pulsation est presque parfaitement sinusoïdale. » Une surprise supplémentaire devait attendre la chercheuse. Quand elle détermine la période de pulsation des rayons X, qui est cinq heures, ce qui correspond à la période de pulsation de la lumière dans le visible. « L’étoile a donc une seule période de pulsation, quelle que soit la longueur d’onde observée. Une fois de plus, c’est un phénomène qu’on n’a jamais observé. Ainsi, d’autres étoiles massives pulsantes avaient déjà été observées, mais on n'avait détecté aucune variation de leur émission X ! » Cerise sur le gâteau, les variations aux longueurs d’ondes X sont le fruit d’émission d’une très haute énergie, la plus difficile à produire. « Et typiquement, l’émission de haute énergie est assez réduite par rapport aux émissions dans les autres couleurs de la lumière. Pourtant, dans le cas présent, l’amplitude des variations est plus faible dans le domaine visible que dans les rayons X. Le phénomène responsable génère donc une plus grande émission à haute énergie, ce qui n'est pas habituel. »

En observant Xi1 CMa, les chercheurs n’ont donc pas trouvé ce qu’ils attendaient, mais ils ont trouvé mieux : un nouveau phénomène ! Son origine vient probablement de la propulsion des vents en surface. « Mais pour le moment, on ne sait pas ce que c’est. On est tout au début de l’identification d’un tout nouveau phénomène dont on ne comprend pas les causes. On va continuer d’observer l’étoile à d’autres longueurs d’ondes, développer de nouveaux modèles, pour tenter de comprendre pourquoi on a cette pulsation-là. Je pense notamment qu’il faudra coupler deux modèles, celui qui tient compte de l’oscillation de la surface, et l’autre qui tient compte des vents stellaires, dont le comportement est lié à ces variations lumineuses. »

La lumière à l’origine des vents

Dans le visible comme en rayons X, les variations lumineuses sont liées à la surface de l’étoile, qui pulse un peu à la manière de la peau d’un tambour. Ces pulsations sont le fruit de la propagation de la lumière à l’intérieur de l’astre. Il s’y trouve des zones qui jouent des rôles de moteurs, qui propagent la lumière tout en poussant la matière vers la surface en un mouvement d'aller-retour, ce qui crée les variations lumineuses observées. « On a donc une surface qui varie en intensité lumineuse, et on a ces vents, très puissants et très instables. Si ces vents sont si forts, si rapides, et brassent autant de matière arrachée à la surface de l’étoile, c’est parce qu’ils sont poussés par la lumière UV, abondante dans le spectre de Xi1 CMa. Ça veut dire qu’il y a une connexion entre les vents et la lumière émise en surface. Donc si au départ la surface bouge, on peut imaginer qu’elle va influencer les conditions qui poussent les vents. Ces vents étant très instables, ces variations peuvent rapidement avoir un impact important, créer des chocs, des collisions, donc conduire à l'émission de rayons X. Mais pour vérifier cela, il nous faut de nouveaux modèles. »