Cette image du vaisseau spatial Kepler de la NASA montre des membres de l'amas d'étoiles des Pléiades prises lors de la campagne 4 de la mission K2. Le cluster s'étend sur deux des 42 dispositifs à couplage de charge (CCD) qui composent l'appareil photo de 95 mégapixels de Kepler. Les étoiles les plus brillantes de l'amas – Alcyone, Atlas, Electre, Maïa, Mérope, Taygète, et Pleione – sont visibles à l'œil nu. Kepler n'a pas été conçu pour regarder des étoiles aussi brillantes; ils font saturer la caméra, conduisant à de longues pointes et à d'autres artefacts dans l'image. Malgré cette grave dégradation de l'image, la nouvelle technique a permis aux astronomes de mesurer avec soin les changements de luminosité de ces étoiles alors que le télescope Kepler les a observés pendant près de trois mois. Crédit :NASA / Université d'Aarhus / T. White
Les Sept Sœurs, comme ils étaient connus des anciens Grecs, sont maintenant connus des astronomes modernes sous le nom d'amas d'étoiles des Pléiades - un ensemble d'étoiles visibles à l'œil nu et étudiées depuis des milliers d'années par les cultures du monde entier. Maintenant, le Dr Tim White du Stellar Astrophysics Center de l'Université d'Aarhus et son équipe d'astronomes danois et internationaux ont démontré une nouvelle technique puissante pour observer des étoiles telles que celles-ci, qui sont généralement beaucoup trop brillants pour être observés avec des télescopes haute performance. Leurs travaux sont publiés dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .
En utilisant un nouvel algorithme pour améliorer les observations du télescope spatial Kepler dans sa mission K2, l'équipe a réalisé l'étude la plus détaillée à ce jour de la variabilité de ces étoiles. Des satellites tels que Kepler sont conçus pour rechercher des planètes en orbite autour d'étoiles lointaines en recherchant la baisse de luminosité lorsque les planètes passent devant, et aussi faire de l'astérosismologie, étudier la structure et l'évolution des étoiles révélées par les changements de leur luminosité.
Parce que la mission Kepler a été conçue pour regarder des milliers d'étoiles faibles à la fois, certaines des étoiles les plus brillantes sont en fait trop brillantes pour être observées. Diriger un faisceau de lumière d'une étoile brillante vers un point sur un détecteur de caméra provoquera la saturation des pixels centraux de l'image de l'étoile, ce qui provoque une perte de précision très importante dans la mesure de l'éclat total de l'étoile. C'est le même processus qui provoque une perte de plage dynamique sur les appareils photo numériques ordinaires, qui ne peut pas voir les détails faibles et lumineux dans la même exposition.
"La solution pour observer les étoiles brillantes avec Kepler s'est avérée assez simple, " a déclaré l'auteur principal, le Dr Tim White. "Nous sommes principalement préoccupés par le parent, plutôt qu'absolu, changements de luminosité. Nous pouvons simplement mesurer ces changements à partir de pixels non saturés proches, et ignorer complètement les zones saturées."
Mais des changements dans le mouvement du satellite et de légères imperfections dans le détecteur peuvent toujours masquer le signal de variabilité stellaire. Pour surmonter cela, les auteurs ont développé une nouvelle technique pour pondérer la contribution de chaque pixel pour trouver le bon équilibre où les effets instrumentaux sont annulés, révélant la véritable variabilité stellaire. Cette nouvelle méthode a été nommée photométrie halo, un algorithme simple et rapide que les auteurs ont publié en tant que logiciel open source gratuit.
Les fluctuations de luminosité uniques de chaque étoile révèlent des indices sur leurs propriétés physiques telles que leur taille et leur taux de rotation. La plupart des étoiles brillantes des Pléiades sont un type d'étoile variable appelée étoile B à pulsation lente, mais Maia est différente, et montre des preuves d'une grande tache chimique qui traverse sa surface lorsque l'étoile tourne avec une période de dix jours. Crédit :Université d'Aarhus / T. White
La plupart des sept étoiles se révèlent être des étoiles B à pulsation lente, une classe d'étoile variable dans laquelle la luminosité de l'étoile change avec des périodes d'une journée. Les fréquences de ces pulsations sont essentielles pour explorer certains des processus mal compris au cœur de ces étoiles.
La septième étoile, Maia, est différent :il varie avec une période régulière de 10 jours. Des études antérieures ont montré que Maia appartient à une classe d'étoiles avec des concentrations de surface anormales de certains éléments chimiques tels que le manganèse. Pour voir si ces choses étaient liées, une série d'observations spectroscopiques ont été prises avec le télescope Hertzsprung SONG.
"Ce que nous avons vu, c'est que les changements de luminosité observés par Kepler vont de pair avec des changements dans la force d'absorption du manganèse dans l'atmosphère de Maia, " a déclaré le Dr Victoria Antoci, co-auteur de l'ouvrage et professeur assistant au Stellar Astrophysics Center, Université d'Aarhus. "Nous concluons que les variations sont causées par une grande tache chimique à la surface de l'étoile, qui entre et sort de la vue pendant que l'étoile tourne avec une période de dix jours."
« Il y a soixante ans, les astronomes avaient pensé qu'ils pouvaient voir la variabilité de Maia avec des périodes de quelques heures et ont suggéré qu'il s'agissait de la première d'une toute nouvelle classe d'étoiles variables qu'ils appelaient « variables Maia ». " Blanc a dit, "mais nos nouvelles observations montrent que Maia n'est pas elle-même une variable Maia !"
Aucun signe de transit exoplanétaire n'a été détecté dans cette étude, mais les auteurs montrent que leur nouvel algorithme peut atteindre la précision qui sera nécessaire pour Kepler et les futurs télescopes spatiaux tels que le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) pour détecter des planètes transitant par des étoiles aussi brillantes que notre étoile voisine Alpha Centauri. Ces étoiles brillantes à proximité sont les meilleures cibles pour les futures missions et installations telles que le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu fin 2018.
