Le chant d’une étoile bouleverse les astronomes

L’Univers ne cesse de nous surprendre, et cette fois, c’est la voix silencieuse d’une étoile voisine qui a captivé les astronomes. Située à seulement 21 années-lumière de la Terre, HD 219134, une étoile orangée plus âgée que notre Soleil, a révélé sa structure interne grâce à ses subtiles vibrations. Ces oscillations naturelles, comparables à une chanson propre à chaque étoile, ont été captées non pas par l’observation de sa luminosité, comme c’est souvent le cas, mais par l’analyse précise de ses légers mouvements.

Un outil pour écouter les étoiles froides

Chaque étoile vibre à une fréquence qui lui est propre. Ces oscillations, comme celles des tremblements de terre pour les sismologues, permettent aux scientifiques, appelés « astérosismologues », d’explorer l’intérieur des étoiles. « Les vibrations d’une étoile sont comme sa signature musicale », explique Yaguang Li, astronome à l’université d’Hawaï à Mānoa et auteur principal de l’étude. « En analysant ces oscillations, nous pouvons déterminer avec précision sa masse, sa taille et son âge. »

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L’étoile HD 219134, plus froide et bien plus âgée que notre Soleil, se trouve dans une phase avancée de sa vie. Grâce à l’analyse de sa « chanson », les chercheurs ont pu révéler de nouvelles informations cruciales sur son évolution. Jusqu’à présent, les études astérosismologiques se concentraient principalement sur des étoiles plus chaudes que le Soleil, en utilisant des télescopes spatiaux comme Kepler ou TESS. Cependant, HD 219134, étant plus froide, émet des oscillations trop faibles pour être détectées via les variations de luminosité. 

Pour contourner ce problème, les astronomes ont utilisé un instrument de pointe, le « Keck Planet Finder » (KPF), installé à l’observatoire W. M. Keck à Hawaï. Cet outil a permis de mesurer les minuscules mouvements de l’étoile, qui oscille lentement en s’éloignant et en se rapprochant de nous. Selon Li, le mode de lecture rapide du KPF en fait un outil idéal pour étudier les étoiles froides, jusqu’ici peu accessibles par astérosismologie. Il s’agit actuellement du seul spectrographe capable de telles mesures depuis le Mauna Kea.

Delta Scuti stars pulse to the beat of a different drum.

Most have irregular pulsation patterns, but TESS found that HD 31901's seems to be more orderly. It’s sped up in this video by 54,000 times so we can hear it. 🎵🔊 https://t.co/fqER43JzRX #UncommonMusicalInstrumentDay pic.twitter.com/rPYWnRUd4K

— NASA Universe (@NASAUniverse) July 31, 2024

Une horloge stellaire vieille de plus de 10 milliards d’années

En accumulant plus de 2 000 mesures précises sur une période de quatre nuits consécutives, les chercheurs ont pu estimer l’âge et la taille de HD 219134. Selon leurs calculs, cette étoile a environ 10,2 milliards d’années, soit plus du double de l’âge du Soleil. Cela en fait l’une des étoiles les plus anciennes datées grâce à l’astérosismologie. Mais plus encore, il remet en question nos modèles actuels sur le vieillissement des étoiles.

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Généralement, l’âge des étoiles est estimé en fonction de leur vitesse de rotation par une méthode appelée « gyrochronologie ». En effet, les jeunes étoiles tournent rapidement, puis ralentissent progressivement au fil du temps en perdant de leur moment angulaire. Cependant, les étoiles plus anciennes, comme HD 219134, montrent un ralentissement encore plus marqué à mesure qu’elles vieillissent. En affinant cette compréhension, les astronomes pourront mieux estimer l’âge de nombreuses autres étoiles.

« C’est comme si nous avions retrouvé un diapason oublié pour recalibrer les horloges stellaires », affirme Yaguang Li. Ce nouvel étalon permettra d’améliorer la précision des modèles de rotation stellaire sur des milliards d’années.

Astronomers led by @UHIfA's Yaguang Li used the Keck Planet Finder on Maunakea to study star HD 219134’s vibrations, revealing new insights into star interiors once considered too quiet to explore ➡️ https://t.co/gv0450cq4O pic.twitter.com/nTUUNhwoIU

— University of Hawaii at Manoa (@uhmanoa) May 8, 2025

Des surprises en série

L’étude n’a pas seulement révélé l’âge vénérable de HD 219134. Les chercheurs ont également découvert que cette étoile est plus compacte que ce que les mesures antérieures laissaient penser. Alors que les observations basées sur l’interférométrie lui attribuaient un rayon supérieur de 4 %, les nouvelles données suggèrent une étoile légèrement plus petite.

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Cette différence, bien que modeste, pourrait pointer vers des lacunes dans les modèles actuels de structure stellaire, ou vers des erreurs systématiques dans certaines méthodes de mesure. Une telle remise en question ouvre la voie à des ajustements dans les simulations astrophysiques utilisées à grande échelle.

Enfin, en analysant les planètes qui orbitent autour de HD 219134, les chercheurs ont confirmé que deux d’entre elles ressemblent à la Terre par leur composition. Ces exoplanètes sont dotées de surfaces solides et rocheuses, renforçant ainsi leur intérêt pour de futures recherches.

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