Le satellite TESS révèle la symphonie cosmique des géantes rouges

Vu avec les bons yeux, le si paisible ciel étoilé devient un ensemble symphonique en perpétuelle activité. C’est ce qu’ont noté des astronomes qui ont observé plusieurs dizaines de milliers d’étoiles avec le satellite TESS. Ils se sont concentrés sur les géantes rouges et ont mesuré leurs oscillations, avec un degré de précision et un niveau d’exhaustivité jamais atteints.

Lancé en 2018, TESS scrute l’entièreté du ciel à la recherche d’exoplanètes. Avec ses détecteurs ultra-performants, il est capable de dénicher d’autres mondes parfois très petits, lorsque ces planètes passent devant leur étoile, avec la méthode des transits. Des détecteurs qui sont aussi pratiques pour autre chose : analyser les géantes rouges et leurs oscillations.

Représentation du télescope TESS.

Source : NASA's Goddard Space Flight Center (image recadrée)

Ces pulsations des étoiles sont connues depuis des années. Observées d’abord sur le Soleil dès les années 1960, elles ont ensuite été étudiées sur plusieurs dizaines de milliers d’étoiles notamment avec le télescope Kepler de la NASA. Mais ici, ce qui est différent, c’est que TESS vise une portion du ciel beaucoup plus large. Et ce sont 158 505 géantes rouges différentes qui ont été scrutées ! «C’est largement au-delà des résultats de Kepler, assurent les auteurs. Nous avons mis au point la première carte de l’astérosismologie à l’échelle galactique. »

Les partitions des étoiles

L’astérosismologie, c’est la science qui étudie les modes de vibration des étoiles afin de déterminer leurs caractéristiques et leur structure interne. Une science bien souvent limitée par le manque de données, puisqu’à part Kepler et le télescope spatial français CoRoT, les mesures sont rares. TESS arrive donc à révolutionner cette discipline en apportant un échantillon beaucoup plus large, et donc beaucoup plus représentatif de cette population d’étoiles.

Si les géantes rouges sont si intéressantes aux yeux des scientifiques, c’est parce qu’elles représentent l’avenir de notre Soleil. Les étoiles d’une masse équivalente sont destinées, à la fin de leur « vie », à épuiser leur hydrogène et à grandir considérablement, avant que leurs différentes couches s’évaporent dans une nébuleuse stellaire, ne laissant derrière elles, qu’une naine blanche. Leur enveloppe externe devient très étendue, et se met à battre à des rythmes et amplitudes différents selon leur structure, leur masse et leur taille. Autrement dit, aux yeux des astronomes, les pulsations sont aussi distinctes que le son d’un violon ou d’un violoncelle au sein d’un orchestre. Ce qui fait dire aux auteurs que TESS a observé une réelle symphonie.

Une symphonie qui révèle des mystères déjà soupçonnés, mais jamais vérifiés sur ces étoiles. Par exemple, la carte montre que les étoiles plus massives, jusqu’à huit masses solaires, évoluent plus vite que les autres et deviennent des géantes rouges plus tôt. Ce sont elles également qui sont sur-représentées sur le plan galactique, là où se trouvent en plus grand nombre les étoiles qui forment la bande de la Voie Lactée visible à l’œil nu. Des enseignements nombreux, mais ce n’est que le début selon les auteurs : «Notre coup d’œil rapide à travers TESS nous donne des pistes pour améliorer notre méthodologie et notre algorithme de détection. (…) De futures études exploiteront mieux l’instrument pour aboutir à une carte beaucoup plus complète et détaillée de notre Voie Lactée. »