Des sursauts radio révèlent des boucles magnétiques à petite échelle sur l’étoile AD Leonis

Champ à grande échelle d’AD Leonis et énergie des électrons

Les naines rouges sont des étoiles plus petites et plus froides que le Soleil, et le type d’étoile le plus courant dans notre galaxie. Elles possèdent souvent des champs magnétiques beaucoup plus puissants que le Soleil. Au début de cette année, l’équipe a publié dans la revue Astronomy & Astrophysics [2] une analyse des sursauts radio à dérive rapide provenant de la naine rouge AD Leo, observés en 2021 avec le radiotélescope géant chinois FAST, de 500 mètres d’ouverture.

Ces sursauts ont été interprétés comme étant dus à des électrons moyennement énergétiques se déplaçant dans le champ magnétique à grande échelle (dipolaire) de l’étoile. L’énergie des électrons émetteurs et l’emplacement des sources radio près de l’étoile ont été déterminés pour la première fois.

Champs intenses autour des taches stellaires

Les champs magnétiques stellaires devraient également présenter une structure complexe à petite échelle. Cependant, notre exploration s’est jusqu’à présent limitée aux structures à grande échelle, car il n’existait aucun moyen efficace d’étudier directement les petites régions localisées telles que les taches stellaires. Ces champs à petite échelle sont particulièrement importants, car ils peuvent déclencher des éruptions stellaires qui créent un environnement de météorologie de l’espace très agressif pour toute exoplanète en orbite et peuvent affecter leur habitabilité.

Sursauts radio ultrarapides

L’équipe a ré-observé en 2022 la naine rouge AD Leo avec FAST. Grâce à la sensibilité exceptionnelle du télescope, elle a pu identifier des détails encore plus fins dans l’émission radio, d’une durée de quelques millisecondes seulement. Fait remarquable, ces sursauts à l’échelle de la milliseconde dérivent en fréquence - comme un glissando musical rapide - à la vitesse extraordinaire d’environ 8 GigaHertz par seconde [1].

« La vitesse de balayage est si rapide qu’elle ne peut s’expliquer par le mouvement d’électrons, quelle que soit leur énergie, dans des boucles magnétiques à grande échelle, par exemple dipolaires, de l’étoile. Nous avons en revanche démontré que le mouvement des électrons le long d’une boucle magnétique à petite échelle pouvait expliquer les observations », a déclaré Philippe Zarka, coauteur de l’étude, de l’Observatoire de Paris - PSL.

L’équipe pense que les balayages de fréquence sont produits lorsque les électrons rebondissent entre les deux extrémités d’un arc magnétique ancré dans des taches stellaires, des régions d’activité magnétique intense qui peuvent provoquer de puissantes éruptions stellaires. Si des boucles similaires sont régulièrement observées sur le Soleil, la distance considérable qui nous sépare des autres étoiles rend leur observation directe impossible.

« Nous avions déjà des indices d’une libération d’énergie importante dans ces boucles magnétiques grâce à des observations en rayons X de naines rouges », explique Jiale Zhang, auteur principal de l’étude. « Mais cette nouvelle méthode basée sur les ondes radio nous permet d’estimer directement la taille des boucles. C’est dans ces arches que se produisent d’importants événements météorologiques spatiaux, et notre approche fournit un nouvel outil puissant pour les étudier. »

Perspectives d’avenir

L’équipe prévoit désormais d’appliquer cette technique à d’autres types d’étoiles afin de déterminer si ces dérives en fréquence ultrarapides sont courantes. Ces observations permettront de comprendre comment les boucles magnétiques stellaires entrent en éruption et façonnent les environnements météorologiques spatiaux autour de leurs exoplanètes.