Une nouvelle étude a identifié une étoile proche dont les cycles de taches solaires semblent s’être arrêtés. L’étude de cette étoile pourrait aider à expliquer la période allant du milieu des années 1600 au début des années 1700, lorsque notre soleil a interrompu ses cycles de taches solaires. Cette image représente un cycle typique de 11 ans sur le soleil, avec le moins de taches solaires apparaissant à son minimum (en haut à gauche et en haut à droite) et le plus apparaissant à son maximum (au centre). Crédit : NASA
Le nombre de taches solaires sur notre soleil fluctue généralement selon un cycle prévisible de 11 ans, mais une période inhabituelle de 70 ans pendant laquelle les taches solaires étaient incroyablement rares a mystifié les scientifiques pendant 300 ans. Selon une équipe de chercheurs de l’État de Pennsylvanie, une étoile voisine semblable au soleil semble avoir interrompu ses propres cycles et être entrée dans une période similaire de taches solaires rares. La poursuite de l’observation de cette étoile pourrait permettre d’expliquer ce qui est arrivé à notre propre soleil pendant ce “minimum de Maunder” et donner un aperçu de l’activité magnétique stellaire du soleil, qui peut interférer avec les satellites et les communications mondiales et peut-être même affecter le climat sur Terre.
L’étoile – ainsi qu’un catalogue de cinq décennies d’activité des taches stellaires de 58 autres étoiles semblables au soleil – est décrite dans un nouvel article publié en ligne dans le bulletin d’information de la Commission européenne. Astronomical Journal.
Les taches d’étoiles apparaissent sous la forme d’une tache sombre à la surface d’une étoile en raison d’une baisse temporaire de la température dans cette zone, résultant de la dynamo de l’étoile – le processus qui crée son champ magnétique. Les astronomes ont documenté les changements de fréquence des taches d’étoiles sur notre soleil depuis qu’ils ont été observés pour la première fois par Galilée et d’autres astronomes dans les années 1600, de sorte qu’il existe un bon dossier sur son cycle de 11 ans. L’exception est le minimum de Maunder, qui a duré du milieu du XVIe siècle au début du XVIIIe siècle et qui laisse les astronomes perplexes depuis lors.
“Nous ne savons pas vraiment ce qui a causé le minimum de Maunder, et nous nous sommes tournés vers d’autres étoiles semblables au soleil pour voir si elles pouvaient nous éclairer”, a déclaré Anna Baum, étudiante de premier cycle à Penn State au moment de la recherche et premier auteur de l’article. “Nous avons identifié une étoile qui, selon nous, est entrée dans un état similaire au minimum de Maunder. Il sera vraiment passionnant de continuer à observer cette étoile pendant, et avec un peu de chance, lorsqu’elle sortira de ce minimum, ce qui pourrait être extrêmement instructif sur l’activité du soleil il y a 300 ans.”
L’équipe de recherche a rassemblé des données provenant de sources multiples afin d’assembler 50 à 60 ans de données sur les taches stellaires de 59 étoiles. Il s’agit notamment des données du projet HK de l’observatoire du Mont Wilson – qui a été conçu pour étudier l’activité de la surface des étoiles et s’est déroulé de 1966 à 1996 – et des données issues de la recherche de planètes à l’observatoire Keck, qui inclut ce type de données dans le cadre de sa recherche permanente d’exoplanètes de 1996 à 2020. Les chercheurs ont compilé une base de données sur les étoiles qui apparaissaient dans les deux sources et qui disposaient d’autres informations facilement accessibles pouvant contribuer à expliquer l’activité des taches stellaires. L’équipe a également fait des efforts considérables pour normaliser les mesures des différents télescopes afin de pouvoir les comparer directement et nettoyer les données.
L’équipe a identifié ou confirmé que 29 de ces étoiles ont des cycles de taches stellaires en observant au moins deux périodes complètes de cycles, qui durent souvent plus d’une décennie. Certaines étoiles ne semblaient pas avoir de cycles du tout, ce qui pourrait être dû au fait qu’elles tournent trop lentement pour avoir une dynamo et sont magnétiquement “mortes” ou parce qu’elles sont proches de la fin de leur vie. Plusieurs de ces étoiles doivent faire l’objet d’une étude plus approfondie afin de confirmer si elles ont un cycle.
“Cette série chronologique continue de plus de 50 ans nous permet de voir des choses que nous n’aurions jamais remarquées avec les instantanés de 10 ans que nous faisions auparavant”, a déclaré Jason Wright, professeur d’astronomie et d’astrophysique à Penn State et auteur de l’article. “Ce qui est excitant, c’est qu’Anna a trouvé une étoile prometteuse qui était en cycle pendant des décennies mais qui semble s’être arrêtée.”
Selon les chercheurs, l’étoile – appelée HD 166620 – était estimée avoir un cycle d’environ 17 ans mais elle est maintenant entrée dans une période de faible activité et n’a montré aucun signe de taches stellaires depuis 2003.
Les taches solaires ont été observées pour la première fois dans les années 1600 à l’aide d’un télescope modifié appelé hélioscope. Cet instrument projette une image du soleil sur une surface, où l’on peut observer les taches solaires sombres. Cette illustration a été réalisée par Christoph Scheiner dans les années 1600 pour son livre “Rosa Ursina sive Sol”. Crédit : Christoph Scheiner
“Lorsque nous avons vu ces données pour la première fois, nous avons pensé qu’il devait s’agir d’une erreur, que nous avions rassemblé les données de deux étoiles différentes, qu’il y avait une erreur de frappe dans le catalogue ou que l’étoile était…mal identifiées”, a déclaré Jacob Luhn, un étudiant diplômé de Penn State au début du projet, aujourd’hui à l’Université de Californie à Irvine. “Mais nous avons tout vérifié deux et trois fois. Les heures d’observation correspondaient aux coordonnées auxquelles nous nous attendions pour l’étoile. Et il n’y a pas tant d’étoiles brillantes dans le ciel que celles observées par le mont Wilson. Peu importe le nombre de vérifications, nous arrivons toujours à la conclusion que cette étoile a tout simplement arrêté de tourner.”
Les chercheurs espèrent continuer à étudier cette étoile tout au long de sa période minimale et potentiellement lorsqu’elle sortira de son minimum et recommencera son cycle. Cette observation continue pourrait fournir des informations importantes sur la façon dont le soleil et les étoiles comme elle génèrent leurs dynamos magnétiques.
“Il y a un grand débat sur ce qu’était le minimum de Maunder”, a déclaré Baum, qui est maintenant doctorant à Lehigh University studying stellar astronomy and asteroseismology. “Did the sun’s magnetic field basically turn off? Did it lose its dynamo? Or was it still cycling but at a very low level that didn’t produce many sunspots? We can’t go back in time to take measurements of what it was like, but if we can characterize the magnetic structure and magnetic field strength of this star, we might start to get some answers.”
A better understanding of the surface activity and magnetic field of the sun could have several important implications. For example, strong stellar activity can disable satellites and global communications, and one particularly strong solar storm disabled a power grid in Quebec in 1989. It has also been suggested that sunspot cycles may have a connection to climate on Earth. Additionally, the researchers said that information from this star could impact our search for planets beyond our solar system.
“Starspots and other forms of surface magnetic activity of stars interfere with our ability to detect the planets around them,” said Howard Isaacson, a research scientist at the University of California, Berkeley, and an author of the paper. “Improving our understanding of a star’s magnetic activity might help us improve our detection efforts.”
The curated database of the 59 stars and their starspot activity from this research has been made available for researchers to further investigate.
“This research is a great example of cross-generational astronomy, and how we continue to improve our understanding of the universe by building upon the many observations and dedicated research of astronomers that came before us,” said Wright. “I looked at starspot data from Mount Wilson and Keck Observatory for my thesis when I was a graduate student, Howard looked at starspot data from the California Planet Survey for his master’s thesis, and now Anna has stitched together all the data for a more comprehensive look across the years. We are all excited to continue studying this and other promising stars.”
Reference: “Five Decades of Chromospheric Activity in 59 Sun-like Stars and New Maunder Minimum Candidate HD 166620” by Anna C. Baum, Jason T. Wright, Jacob K. Luhn and Howard Isaacson, 22 March 2022, Astronomical Journal.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac5683
