Une étude, dont les résultats intitulés «Heading Gaia to measure atmospheric dynamics in AGB stars» sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics, a permis de prouver que la dynamique complexe des AGB (étoiles de masse faible à intermédiaire), cause d'asymétries en luminosité, affecte la position mesurée par Gaia.

Indiquons tout d'abord que les étoiles de masse faible à intermédiaire, qui «évoluent vers la branche asymptotique des géantes (AGB) (*), ce qui augmente la perte de masse au cours de cette évolution», «sont caractérisées par : (i) des variations de grande amplitude du rayon, de la luminosité et de la température de surface ; et (ii) par un fort taux de perte de masse entraîné par une interaction entre la pulsation, la formation de la poussière et la pression radiative sur cette dernière». Cette dynamique complexe «affecte les mesures et amplifie les incertitudes sur les paramètres stellaires».

Pour sa part, l'étude ici présentée a bénéficié «des mesures astrométriques (positions, parallaxes et mouvements propres) de haute précision pour plus d'un milliard de sources» très récemment livrées par le satellite Gaia (Gaia DR2 en avril 2018): en effet, «parmi tous ces objets, les étoiles AGB sont affectées par la complexité de leur dynamique atmosphérique qui peut affecter la position du photocentre et, à son tour, leurs parallaxes».

Concrètement, «la surface visible des AGB est faite d'ondes de choc qui sont produites à leur intérieur et qui sont façonnées par le haut de la zone de convection lorsqu'elles voyagent vers l'extérieur»: plus précisément, les «quelques grandes cellules convectives (avec une longue durée de vie)» qui recouvrent la surface, «sont accompagnées par des structures à plus petite échelle avec une durée plus courte».

Du fait qu'en présence d'asymétries de luminosité, «la position du photocentre ne coïncide pas avec le barycentre de l'étoile et change au fur et à mesure que le motif convectif évolue avec le temps» on peut envisager de quantifier ces mouvements en s’appuyant «sur une approche théorique basée sur les simulations hydrodynamiques multidimensionnelles (et en particulier en trois dimensions, 3D) du mouvement du gaz dans les couches atmosphériques des étoiles, couplé avec la radiation». Ces modèles simulent «la totalité de l'enveloppe de l'étoile» au cours du temps.

Cette étude a «calculé le déplacement du photocentre dans les simulations et comparé avec l'incertitude de mesure sur la parallaxe d'un échantillon d'étoiles AGB dans le voisinage solaire (source Gaia DR2)». Comme un bon accord avec les observations a été trouvé, cela «suggère que la variabilité liée à la convection explique en grande partie l'erreur de parallaxe».

Il a été en outre montré «que, dans les simulations, des déplacements plus amples du photocentre correspondent à des périodes de pulsation plus longues». Il en résulte que «les variations de parallaxe sur les mesures de Gaia pourraient être exploitées pour extraire les paramètres fondamentaux de ces étoiles». Ceci constitue le «premier résultat de Gaia sur la physique des AGBs».

La convection vigoureuse caractérisant les AGB qui contribuent fortement «à l'enrichissement chimique des galaxies parce qu'elles perdent d'énormes quantités de leur masse», pourrait être «à la base du mécanisme de la perte de masse». A cause de cela, «seules les simulations hydrodynamiques peuvent aider les astronomes à comprendre pleinement tous les processus physiques que le caractérise».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Branche asymptotique des géantes (AGB)