A première vue, il semblerait impossible de regarder à l'intérieur d'une étoile. Une équipe internationale d'astronomes, sous la direction d'Earl Bellinger et de Saskia Hekker du Max Planck Institute for Solar System Research à Göttingen, a, pour la première fois, déterminé la structure interne profonde de deux étoiles sur la base de leurs oscillations.

Notre soleil, et la plupart des autres étoiles, ressentir des pulsations qui se propagent à l'intérieur de l'étoile sous forme d'ondes sonores. Les fréquences de ces ondes sont imprimées sur la lumière de l'étoile, et peut être vu plus tard par les astronomes ici sur Terre. Semblable à la façon dont les sismologues déchiffrent la structure interne de notre planète en analysant les tremblements de terre, les astronomes déterminent les propriétés des étoiles à partir de leurs pulsations, un domaine appelé astérosismologie. Maintenant, pour la première fois, une analyse détaillée de ces pulsations a permis à Earl Bellinger, Saskia Hekker et leurs collègues pour mesurer la structure interne de deux étoiles distantes.

Les deux étoiles qu'ils ont analysées font partie du système 16 Cygni (connu sous le nom de 16 Cyg A et 16 Cyg B) et les deux sont très similaires à notre propre soleil. "En raison de leur petite distance de seulement 70 années-lumière, ces étoiles sont relativement brillantes et donc parfaitement adaptées à notre analyse, " dit l'auteur principal Earl Bellinger. " Auparavant, il n'était possible de faire que des maquettes des intérieurs des stars. Maintenant, nous pouvons les mesurer."

Pour faire une maquette de l'intérieur d'une étoile, les astrophysiciens font varier les modèles d'évolution stellaire jusqu'à ce que l'un d'eux s'adapte au spectre de fréquences observé. Cependant, les pulsations des modèles théoriques diffèrent souvent de celles des astres, très probablement en raison de la physique stellaire encore inconnue.

Bellinger et Hekker ont donc décidé d'utiliser la méthode inverse. Ici, ils ont dérivé les propriétés locales de l'intérieur de l'étoile à partir des fréquences observées. Cette méthode dépend moins d'hypothèses théoriques, mais il nécessite une excellente qualité des données de mesure et est mathématiquement difficile.

En utilisant la méthode inverse, les chercheurs ont regardé plus de 500, 000 km de profondeur dans les étoiles et a constaté que la vitesse du son dans les régions centrales est supérieure à celle prédite par les modèles. "Dans le cas de 16 Cyg B, ces différences peuvent s'expliquer en corrigeant ce que nous pensions être la masse et la taille de l'étoile, " dit Bellinger. Dans le cas de 16 Cyg A, cependant, la cause des écarts n'a pas pu être identifiée.

Il est possible que des phénomènes physiques encore inconnus ne soient pas suffisamment pris en compte par les modèles évolutifs actuels. "Les éléments qui ont été créés dans les premières phases de l'évolution de l'étoile peuvent avoir été transportés du noyau de l'étoile à ses couches externes, " explique Bellinger. " Cela changerait la stratification interne de l'étoile, ce qui affecte ensuite la façon dont il oscille."

Cette première analyse structurale des deux étoiles sera suivie d'autres. "Dix à 20 étoiles supplémentaires adaptées à une telle analyse peuvent être trouvées dans les données du télescope spatial Kepler, " dit Saskia Hekker, qui dirige le groupe de recherche Stellar Ages and Galactic Evolution (SAGE) à l'Institut Max Planck de Göttingen. À l'avenir, La mission TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA et le télescope spatial PLATO (Planetary Transits and Oscillation of Stars) prévu par l'Agence spatiale européenne (ESA) permettront de collecter encore plus de données pour ce domaine de recherche.

La méthode inverse fournit de nouvelles informations qui aideront à améliorer notre compréhension de la physique qui se produit dans les étoiles. Cela conduira à de meilleurs modèles stellaires, ce qui améliorera alors notre capacité à prédire l'évolution future du soleil et des autres étoiles de notre galaxie.