Dans leurs intérieurs, les étoiles sont structurées en couches, la mode à l'oignon. Dans ceux qui ont des températures semblables à celles du soleil, le noyau est suivi de la zone de rayonnement. Là, la chaleur de l'intérieur est dirigée vers l'extérieur au moyen d'un rayonnement. Au fur et à mesure que le plasma stellaire se refroidit plus loin à l'extérieur, le transport de chaleur est dominé par les flux de plasma :le plasma chaud de l'intérieur remonte à la surface, refroidit, et retombe. Ce processus est appelé convection. À la fois, la rotation de l'étoile, qui dépend de la latitude stellaire, introduit des mouvements de cisaillement. Ensemble, les deux processus tordent et tourbillonnent les lignes de champ magnétique et créent les champs magnétiques complexes d'une étoile dans un processus dynamo qui n'est pas encore entièrement compris.

"Malheureusement, nous ne pouvons pas regarder directement dans le Soleil et les autres étoiles pour voir ces processus en action, mais doivent recourir à des méthodes plus indirectes, " déclare le Dr Jyri Lehtinen de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS) en Allemagne, premier auteur du nouvel article publié aujourd'hui dans Astronomie de la nature . Dans leur étude actuelle, les chercheurs ont comparé les niveaux d'activité de différentes étoiles d'une part, et leurs propriétés rotationnelles et convectives d'autre part. Le but était de déterminer, dont les propriétés ont une forte influence sur l'activité. Cela peut aider à comprendre les spécificités du processus de dynamo à l'intérieur.

Plusieurs modèles de dynamo stellaire ont été proposés dans le passé, mais deux paradigmes principaux prévalent. Alors que l'un d'eux met davantage l'accent sur la rotation et n'assume que les effets subtils des écoulements convectionnels, l'autre dépend essentiellement de la convection turbulente. Dans ce type de convection, le plasma stellaire chaud ne remonte pas à la surface à grande échelle, mouvements calmes. Plutôt, les écoulements vigoureux à petite échelle dominent.

Afin de trouver des preuves pour l'un ou l'autre des deux paradigmes, Lehtinen et ses collègues ont pour la première fois examiné 224 stars très différentes. Leur échantillon contenait les deux étoiles de la séquence principale, qui sont pour ainsi dire dans la fleur de l'âge, et plus vieux, étoiles géantes plus évoluées. Typiquement, les propriétés de convection et de rotation des étoiles changent à mesure qu'elles vieillissent. Par rapport aux étoiles de la séquence principale, les étoiles évoluées présentent une zone de convection plus épaisse s'étendant souvent sur une grande partie du diamètre de l'étoile et remplaçant parfois complètement la zone de rayonnement. Cela conduit à des temps de rotation plus longs pour le transport de chaleur par convection. À la fois, la rotation ralentit généralement.

Pour leur étude, les chercheurs ont analysé un ensemble de données obtenues à l'observatoire du mont Wilson en Californie (États-Unis), qui pendant plusieurs années a enregistré les émissions des étoiles dans des longueurs d'onde typiques des ions calcium trouvés dans le plasma stellaire. Ces émissions ne sont pas seulement corrélées au niveau d'activité des étoiles. Un traitement complexe des données a également permis d'inférer les périodes de rotation des étoiles.

Comme le soleil, les étoiles sont parfois tachetées de régions de force de champ magnétique extrêmement élevée, les régions dites actives, qui sont souvent associées à des taches sombres sur la surface visible des étoiles. "Comme une étoile tourne, ces régions apparaissent et en sortent, entraînant une augmentation et une diminution périodiques de la luminosité d'émission, " Prof. Dr. Maarit Käpylä de l'Université Aalto en Finlande, qui dirige également le groupe de recherche "Solar and Stellar Dynamos" à MPS, explique. Cependant, étant donné que les émissions stellaires peuvent également fluctuer en raison d'autres effets, identifier les variations périodiques, notamment sur de longues périodes, est délicat.

"Certaines des étoiles que nous avons étudiées présentent des périodes de rotation de plusieurs centaines de jours, et étonnamment toujours un niveau d'activité magnétique similaire aux autres étoiles, et remarquablement même des cycles magnétiques comme le Soleil, " dit le Dr Nigul Olspert de MPS, qui a analysé les données. Le soleil, en comparaison, tourne assez rapidement avec une période de rotation d'environ 25 jours seulement à l'équateur solaire. Les temps de rotation convective ont été calculés à l'aide d'une modélisation de la structure stellaire prenant en compte la masse de chaque étoile, composition chimique, et stade évolutif.

L'analyse des scientifiques montre que le niveau d'activité d'une étoile ne dépend pas, comme cela avait été suggéré par d'autres études basées sur des échantillons plus petits et plus uniformes comprenant uniquement des étoiles de la séquence principale, uniquement de sa rotation. Au lieu, seulement si la convection est prise en compte, le comportement des étoiles de la séquence principale et des étoiles évoluées peut-il être compris de manière unifiée. "La coaction de la rotation et de la convection détermine l'activité d'une étoile, » résume le Pr Käpylä. « Nos résultats font pencher la balance en faveur du mécanisme dynamo incluant la convection turbulente, " Elle ajoute.