Les taches à la surface du soleil vont et viennent avec une périodicité de 11 ans connue sous le nom de cycle solaire. Le cycle solaire est entraîné par la dynamo solaire, qui est une interaction entre les champs magnétiques, convection et rotation. Cependant, notre compréhension de la physique sous-jacente à la dynamo solaire est loin d'être complète. Un exemple est le soi-disant minimum de Maunder, une période au XVIIe siècle, où les taches ont presque disparu de la surface du soleil pendant une période de plus de 50 ans.

Maintenant, une grande équipe internationale dirigée par Christoffer Karoff de l'université d'Aarhus a trouvé une étoile qui peut faire la lumière sur la physique sous-jacente à la dynamo solaire. L'étoile est située à 120 années-lumière dans la constellation du Cygne, et en surface, on dirait le soleil. Il a la même masse, rayon et âge, mais la composition chimique de l'étoile est très différente. Il se compose d'environ deux fois plus d'éléments lourds que dans le soleil.

L'équipe a réussi à combiner les observations du vaisseau spatial Kepler avec des observations au sol datant d'aussi loin que 1978, reconstruisant ainsi un cycle de 7,4 ans dans cette étoile. "La combinaison unique d'une étoile presque identique au soleil, à l'exception de la composition chimique, avec un cycle qui a été observé à la fois depuis le vaisseau spatial Kepler et depuis le sol fait de cette étoile une pierre de Rosette pour l'étude des dynamos stellaires, " explique Karoff.

Les éléments lourds rendent l'étoile plus variable

En combinant photométrique, données spectroscopiques et astérosismiques, l'équipe a collecté l'ensemble d'observations le plus détaillé pour un cycle de type solaire dans n'importe quelle étoile autre que le soleil. Les observations ont révélé que l'amplitude du cycle vu dans le champ magnétique de l'étoile est plus de deux fois plus forte que ce qui est vu sur le soleil, et le cycle est encore plus fort en lumière visible.

Cela a permis à l'équipe de conclure que des éléments plus lourds font un cycle plus fort. Basé sur des modèles de la physique se déroulant dans l'intérieur profond et l'atmosphère de l'étoile, l'équipe a également pu proposer une explication du cycle plus fort. Réellement, ils ont proposé une explication en deux parties. D'abord, les éléments lourds rendent l'étoile plus opaque, qui modifie le transport d'énergie au plus profond de l'étoile du rayonnement à la convection. Cela rend la dynamo plus forte, affectant à la fois l'amplitude de la variabilité du champ magnétique et le schéma de rotation près de la surface. Ce dernier effet a également été mesuré. Seconde, les éléments lourds affectent les processus à la surface et dans l'atmosphère de l'étoile. Spécifiquement, le contraste entre les régions lumineuses diffuses appelées facules et le fond solaire calme augmente à mesure que le mélange d'éléments lourds augmente. Cela renforce la variabilité photométrique cyclique de l'étoile.

Peut nous aider à comprendre comment le soleil affecte notre climat

La nouvelle étude peut nous aider à comprendre comment l'irradiance du soleil a changé au fil du temps, ce qui est susceptible d'avoir un effet sur notre climat. En général, une attention particulière est accordée au minimum de Maunder, qui a coïncidé avec une période de climat relativement froid, surtout en Europe du Nord. Les nouvelles mesures offrent une contrainte importante sur les modèles essayant d'expliquer la faible activité et la possible luminosité réduite du soleil pendant le minimum de Maunder.