Les astronomes utilisant l'observatoire spatial XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne et le télescope LOFAR ont définitivement repéré une explosion explosive de matière projetée dans l'espace par une autre étoile, une explosion suffisamment puissante pour détruire l'atmosphère de toute planète malheureuse sur son passage.
L’éclatement était une éjection de masse coronale (CME), une éruption souvent observée provenant du soleil. Lors d’un CME, d’énormes quantités de matière sont projetées hors de notre étoile, inondant l’espace environnant. Ces expulsions dramatiques façonnent et déterminent la météorologie spatiale, comme les aurores éblouissantes que nous voyons sur Terre, et peuvent détruire l’atmosphère de toutes les planètes proches.
Mais même si les CME sont monnaie courante au Soleil, les astronomes n'en avaient pas repéré de manière convaincante sur une autre étoile, jusqu'à présent.
« Les astronomes souhaitent repérer un CME sur une autre étoile depuis des décennies », explique Joe Callingham de l'Institut néerlandais de radioastronomie (ASTRON), auteur de la nouvelle recherche publiée dans Nature.
« Des découvertes antérieures laissaient entendre qu'ils existaient ou faisaient allusion à leur présence, mais n'avaient pas réellement confirmé que des matériaux s'étaient définitivement échappés dans l'espace. Nous avons maintenant réussi à le faire pour la première fois. »
Lorsqu'un CME voyage à travers les couches d'une étoile dans l'espace interplanétaire, il produit une onde de choc et une explosion d'ondes radio (un type de lumière) associée. Ce signal radio court et intense a été capté par Callingham et ses collègues et s'est avéré provenir d'une étoile située à environ 40 années-lumière (un peu moins de 15 fois le diamètre du système solaire, proche des normes cosmiques).
« Ce type de signal radio n'existerait tout simplement pas à moins que la matière n'ait complètement quitté la bulle de puissant magnétisme de l'étoile », ajoute Callingham. « En d'autres termes : c'est causé par un CME. »
Un danger pour n'importe quelle planète
L'étoile qui projette de la matière est une naine rouge, un type d'étoile beaucoup plus faible, plus froide et plus petite que le soleil. Cela n’a rien à voir avec notre propre étoile : elle a environ la moitié de sa masse, elle tourne 20 fois plus vite et possède un champ magnétique 300 fois plus puissant. La plupart des planètes connues dans la Voie lactée gravitent autour de ce type d’étoile.
Le signal radio a été repéré grâce au radiotélescope Low Frequency Array (LOFAR) grâce à de nouvelles méthodes de traitement de données développées par les co-auteurs Cyril Tasse et Philippe Zarka à l'Observatoire de Paris-PSL. L’équipe a ensuite utilisé le XMM-Newton de l’ESA pour déterminer la température, la rotation et la luminosité de l’étoile sous la lumière des rayons X. C’était essentiel pour interpréter le signal radio et comprendre ce qui se passait réellement.
« Nous avions besoin de la sensibilité et de la fréquence du LOFAR pour détecter les ondes radio », explique le co-auteur David Konijn, titulaire d'un doctorat. étudiant travaillant avec Callingham à ASTRON. « Et sans XMM-Newton, nous n'aurions pas pu déterminer le mouvement du CME ou le placer dans un contexte solaire, deux éléments cruciaux pour prouver ce que nous avions trouvé. Aucun des deux télescopes n'aurait suffi à lui seul – nous avions besoin des deux. »
Les chercheurs ont déterminé que le CME se déplaçait à une vitesse ultra-rapide de 2 400 km par seconde, une vitesse observée seulement dans 1 CME sur 20 se déroulant sur le soleil. L’éjection a été suffisamment rapide et dense pour supprimer complètement l’atmosphère de toutes les planètes en orbite proche de l’étoile.
A la recherche de la vie
La capacité de suppression de l’atmosphère du CME est une découverte passionnante pour notre chasse à la vie autour d’autres étoiles. L'habitabilité d'une planète pour la vie telle que nous la connaissons est définie par sa distance par rapport à son étoile mère, qu'elle se trouve ou non dans la « zone habitable » de l'étoile, une région où de l'eau liquide peut exister à la surface de planètes dotées d'atmosphères appropriées. Il s’agit d’un scénario Boucle d’or : trop près de l’étoile, c’est trop chaud, trop loin, c’est trop froid, et entre les deux, c’est parfait.
Mais que se passerait-il si cette étoile était particulièrement active, projetant régulièrement de dangereuses éruptions de matière et déclenchant de violentes tempêtes ? Une planète régulièrement bombardée par de puissantes éjections de masse coronale peut perdre entièrement son atmosphère, laissant derrière elle une roche stérile – un monde inhabitable, même si son orbite est « parfaite ».
« Ce travail ouvre une nouvelle frontière d'observation pour étudier et comprendre les éruptions et la météo spatiale autour d'autres étoiles », ajoute Henrik Eklund, chercheur à l'ESA basé au Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC) à Noordwijk, aux Pays-Bas.
« Nous ne sommes plus limités à extrapoler notre compréhension des CME du Soleil à d'autres étoiles. Il semble que la météo spatiale intense puisse être encore plus extrême autour des étoiles plus petites, les principaux hôtes d'exoplanètes potentiellement habitables. Cela a des implications importantes sur la façon dont ces planètes conservent leur atmosphère et éventuellement restent habitables au fil du temps. «
Cette découverte éclaire également notre compréhension de la météorologie spatiale, un sujet qui constitue depuis longtemps une priorité pour les missions de l'ESA et qui est actuellement exploré par SOHO, les missions Proba, Swarm et Solar Orbiter.
XMM-Newton, quant à lui, est l’un des principaux explorateurs de l’univers chaud et extrême. Lancé en 1999, le télescope spatial a observé le cœur des galaxies, étudié les étoiles pour comprendre leur évolution, étudié les environs des trous noirs et repéré d'intenses explosions de rayonnement énergétique provenant d'étoiles et de galaxies lointaines.
« XMM-Newton nous aide désormais à découvrir comment les CME varient selon les étoiles, ce qui est non seulement intéressant pour notre étude des étoiles et de notre soleil, mais aussi pour notre recherche de mondes habitables autour d'autres étoiles », déclare Erik Kuulkers, scientifique du projet ESA XMM-Newton.
« Cela démontre également l'immense pouvoir de la collaboration, qui est à la base de toute science réussie. Cette découverte est le fruit d'un véritable effort d'équipe et met fin à la recherche de CME au-delà du soleil qui dure depuis des décennies. »
