En 2014, XMM-Newton de l'ESA a repéré des rayons X émanant de l'étoile massive Rho Ophiuchi A et, l'année dernière, trouvé ces flux et reflux périodiquement sous la forme d'éruptions intenses - deux résultats inattendus. L'équipe a maintenant utilisé le très grand télescope de l'ESO pour découvrir que l'étoile possède un fort champ magnétique, confirmant son statut de phare cosmique.

Les étoiles comme le soleil sont connues pour produire de fortes éruptions de rayons X, mais les étoiles massives semblent être très différentes. Dans les étoiles de plus de huit masses solaires, l'émission de rayons X est stable, et aucune étoile de ce type n'avait été observée en toute confiance pour s'embraser à plusieurs reprises dans cette partie du spectre - jusqu'à récemment.

En 2014, une équipe de scientifiques a utilisé l'observatoire spatial XMM-Newton de l'ESA pour observer une étoile massive nommée Rho Ophiuchi A. Cette étoile se trouve au cœur du nuage sombre de Rho Ophiuchi, une région voisine connue pour former activement de nouvelles étoiles. Étonnamment, les données ont montré une abondance de rayons X sortant de l'étoile, incitant l'équipe à regarder de plus près.

"Nous avons observé l'étoile avec XMM-Newton pendant près de 40 heures et avons trouvé quelque chose d'encore plus inattendu, " dit Ignazio Pillitteri de l'INAF–Osservatorio Astronomico di Palermo, Italie, et chef de l'équipe de recherche.

"Plutôt qu'une douceur, émission constante, les rayons X pulsés périodiquement vers l'extérieur de Rho Ophiuchi A, variant sur une période d'environ 1,2 jour pendant la rotation de l'étoile - comme un phare à rayons X ! C'est un phénomène assez nouveau dans les étoiles plus grosses que le soleil."

Rho Ophiuchi A est beaucoup plus chaud et plus massif que notre étoile mère. On ne sait toujours pas comment les rayons X sont générés dans de tels poids lourds stellaires; une possibilité est un fort magnétisme intrinsèque, qui serait observable via des signes de magnétisme de surface. Cependant, comment un tel champ magnétique se formerait – et comment il serait lié à toute émission de rayons X – reste incertain.

"Nous avons deviné qu'il pourrait y avoir une tache magnétique active géante à la surface de Rho Ophiuchi A - un peu comme une tache solaire, seulement beaucoup plus grand et plus stable, " ajoute Pillitteri.

"Comme l'étoile tourne, cet endroit entrerait et sortirait de vue, provoquant les rayons X pulsés observés. Cependant, cette idée était quelque peu improbable; des taches sur les étoiles se forment lorsqu'un champ magnétique intérieur apparaît à la surface, et nous savons que seule une étoile massive sur dix possède un champ magnétique mesurable."

Une autre façon de créer «l'effet phare» pulsé consiste à utiliser un compagnon en orbite de masse inférieure qui a ajouté ses propres rayons X copieux à la lumière attribuée à Rho Ophiuchi A; cette émission de rayons X varierait en force lorsque l'hypothétique étoile plus petite passerait devant et derrière Rho Ophiuchi A au cours de son orbite de 1,2 jour. L'équipe a également envisagé cette possibilité :que Rho Ophiuchi A puisse avoir un petit invisible, compagnon de masse inférieure dans une orbite très serrée.

"Pour savoir d'une manière ou d'une autre, nous nous sommes précipités pour obtenir des mesures magnétiques de Rho Ophiuchi A en utilisant l'un des plus grands télescopes au sol existants :le Very Large Telescope de l'ESO, " dit Lida Oskinova de l'Université de Potsdam, Allemagne, membre de l'équipe internationale qui a mené l'étude.

"Étonnamment, ces mesures ont confirmé l'une de nos prédictions et ont montré que les rayons X sont très probablement liés à des structures magnétiques à la surface de l'étoile."

Ces mesures ont été faites en lumière visible à l'aide d'une technique dite de spectropolarimétrie, qui consiste à étudier différentes longueurs d'onde de lumière polarisée émanant d'une étoile. Les données ont montré que Rho Ophiuchi A avait un champ magnétique intense environ 500 fois plus fort que celui du soleil.

"Un champ aussi puissant est facilement capable de produire le genre de fusées éclairantes que nous avons repérées, " dit Pillitteri.

"Cela confirme que ce que nous avons découvert en utilisant XMM-Newton étaient bien des éruptions de rayons X sur Rho Ophiuchi A, que les étoiles massives peuvent être magnétiquement actives - comme le montrent les observations optiques - et que cette activité peut être vue dans les rayons X."

Les données combinées indiquent que Rho Ophiuchi A est la seule étoile de ce type à avoir une région magnétique active confirmée à sa surface qui émet des rayons X. La recherche d'un comportement similaire dans des étoiles comme Rho Ophiuchi A aidera les scientifiques à comprendre à quel point ce phénomène est répandu, et en savoir plus sur les propriétés magnétiques de ces étoiles.

"Cette étude est importante dans notre exploration des étoiles massives - il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas à propos de ces objets, " dit Norbert Schartel, Scientifique du projet ESA XMM-Newton.

"Ensemble, les capacités extraordinaires de XMM-Newton et du Very Large Telescope ont maintenant découvert une autre pièce du puzzle."

"En bonus, il illustre très bien le processus de la science - de trouver quelque chose d'intéressant ou d'inhabituel, étudier et proposer quelques hypothèses possibles, et en poursuivant avec plus d'observations pour déterminer ce qui est correct. C'est un bel exemple de collaboration internationale entre télescopes, en orbite et au sol, travailler ensemble pour explorer et expliquer les phénomènes que nous voyons à travers le cosmos."