Le Soleil serait une étoile particulièrement calme

Notre Soleil, un grand calme ? © R. Colacurcio
Les astronomes ont comparé notre étoile à plusieurs centaines d’autres, qui lui sont très similaires. Ils aboutissent à un constat étonnant : le Soleil montre une activité nettement plus faible.

Le Soleil est une étoile active. En témoignent l’apparition et la disparition à sa surface de taches, observées dès le début du XVIIe siècle en Occident par Galilée, Christoph Scheiner et d’autres contemporains. Cependant, une étude publiée le 1er mai 2020 dans la revue Science semble montrer que le Soleil est en réalité très peu actif en comparaison de ses semblables. Les chercheurs de l’Institut Max-Planck à Göttingen (Allemagne) l’ont en effet confronté à plusieurs centaines d’étoiles similaires dans la Voie lactée. Et leur comparaison montre que la plupart de celles-ci présentaient une activité bien plus importante que l’astre du jour.

Les taches comme indicateur de l’activité

Le responsable de l’activité solaire a été identifié dès 1908 par l’astronome américain George Hale. « Les taches solaires sont intimement liées au champ magnétique du Soleil, rappelle Timo Reinhold, premier auteur de l’étude. Et nous savons aujourd’hui que celui-ci est généré par la rotation du Soleil sur lui-même — avec une période de 27 jours environ — par un processus nommé dynamo. »

Outre la période de rotation, d’autres paramètres influencent l’intensité du champ magnétique d’une étoile, comme sa température de surface, sa métallicité (fraction de masse constituée d’autres éléments que l’hydrogène ou l’hélium), ou encore sa gravité de surface. Ainsi, l’équipe allemande a sélectionné exclusivement des étoiles ayant des caractéristiques similaires au Soleil, parmi les quelque 150 000 observées entre 2009 et 2013 par le télescope spatial Kepler de la Nasa.

À caractéristiques égales, les consœurs du Soleil sont plus actives

Résultat : parmi les 369 candidates retenues, la grande majorité présentait étonnamment une activité bien plus importante que notre Soleil. Certaines étaient jusqu’à 5 fois plus actives ! « Il est certes impossible d’observer des taches sur les étoiles lointaines, mais nous pouvons tout de même déterminer leur présence en étudiant les variations de luminosité de l’astre, souligne Timo Reinhold. Une étoile très active présentera en effet de nombreuses taches, qui entraîneront des baisses de sa luminosité plus importantes qu’une étoile peu active. »

La luminosité varie selon la présence de taches. Celle de notre Soleil fluctue peu.

Les autres étoiles connaissent des variations d‘éclat plus importantes. © MaxPlanckSociety

Pour expliquer cette différence apparente du Soleil par rapport à ses congénères, les astronomes envisagent plusieurs pistes. « La vitesse de rotation des étoiles diminue au cours de leur vie, sous l’effet du freinage induit par le vent stellaire qu’elles éjectent, poursuit l’astronome allemand. De ce fait, les étoiles pourraient, à un certain moment de leur existence, basculer d’un cycle de forte activité à un cycle beaucoup plus calme. Une sorte de crise de milieu de vie stellaire ! »

Selon cette hypothèse, le Soleil pourrait déjà être en plein basculement, ce qui explique qu’il serait bien moins actif que ses semblables. Néanmoins, cette seule étude ne suffit pas pour valider cette idée, comme le précise Allan Sacha Brun, chef du Laboratoire dynamique des étoiles, des exoplanètes et de leur environnement au CEA : « Pour cela, il faudrait réussir à estimer précisément l’âge des autres étoiles de l’échantillon et voir si les plus actives sont toutes un peu plus jeunes que le Soleil, ce qui est loin d’être évident pour l’instant. »

Un calme qui n’est que transitoire ?

Autre piste à suivre : cette accalmie ne serait que temporaire, avant un retour à la normale. Car si le recensement des taches solaires remonte à un peu plus de 400 ans, il est possible de retracer l’activité solaire jusqu’à 9000 ans dans le passé grâce à l’étude des isotopes radioactifs du carbone et du béryllium présents dans les anneaux des arbres et les carottes de glace. « Ces études ont permis de montrer que l’activité du Soleil subissait des variations plus ou moins importantes, développe Barbara Perri, postdoctorante à l’Institut d’astrophysique spatiale d’Orsay. Le cycle d’activité de 11 ans est le plus connu, mais d’autres cycles avec des périodes plus longues pourraient aussi exister, comme l’indique par exemple le minimum de Maunder au XVIIe siècle – époque à laquelle aucune tache n’a été observée pendant des décennies. »

Dernière piste : par nature, le Soleil est-il une étoile moins active que les autres ? « À l’heure actuelle, aucun élément ne permet de l’affirmer, ajoute Barbara Perri. De son côté, Allan Sacha Brun pointe plutôt les petites incertitudes de mesure concernant les candidats sélectionnés comme analogues à notre étoile. « Même si l’étude est très intéressante, ce ne sont pas des jumeaux solaires comme l’étoile 18 Scorpii (NDLR : l’étoile considérée comme la plus semblable au Soleil) qui ont été sélectionnés, mais des étoiles relativement similaires. Or, des infimes différences concernant la période de rotation, la température ou la métallicité des étoiles pourraient bien expliquer l’activité plus grande de la plupart d’entre elles. » Conscients des limites de leurs premiers résultats, Timo Reinhold et ses collègues comptent bien utiliser des simulations et des observations plus précises pour tenter de lever le voile sur ce mystère.

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