Photosphère

      Pour comprendre l'Univers, il faut commencer par son constituant principal: les étoiles. Dés le début du XX^e siècle, les scientifiques sont parvenus à analyser la lumière qui nous parvient des étoiles. Ils ont ainsi pu déterminer, avec une précision croissante, non seulement la composition chimique de la matière stellaire, mais aussi les conditions physiques (température et pression) des couches extérieures des étoiles.

      Cependant, la matière stellaire est tellement opaque que l'on ne peut voir qu'à travers une couche très mince enveloppant l'étoile et que l'on appelle la photosphère. Un des rêves des astrophysiciens est de pouvoir pénétrer à l'intérieur des étoiles, atteindre les couches profondes et comprendre ce qui s'y passe réellement.

Modèle théorique

      Pendant ce temps, la théorie de la structure interne et de l'évolution des étoiles faisait des progrès immenses et on a pu construire des modèles d'étoiles qui ont été comparés aux observations. Toutefois, les scientifiques en étaient réduits à comparer un modèle théorique complexe de l'étoile avec les seules observations disponibles, qui, elles, ne concernaient que sa surface. Cela revient à discuter de ce qui se trouve à l'intérieur d'une orange en n'en observant que la pelure. En fait, la seule manière de sonder les couches internes d'une étoile est l'astérosismologie.

      La manière la plus simple de comprendre le principe de l'astérosismologie est de faire référence aux instruments de musique. Considérons un violon. La musique qu'il produit, avec tous ses tons et ses harmoniques, est caractéristique de l'instrument lui-même. Même le violoniste le plus talentueux ne peut produire avec son instrument un son de flûte, ni même de violoncelle. Chaque instrument a ce qu'on appelle un système de fréquences propres qui sont comme le code génétique de cet instrument. Connaître ce code revient à identifier l'instrument.

Oscillations de la Terre

      Au début des années soixante, on a détecté de telles oscillations pour la Terre à la suite d'un violent tremblement de terre au Chili. A cette époque, la structure interne de la Terre était décrite à l'aide des modèles théoriques peu précis. Ces modèles furent utilisés pour calculer les fréquences propres de la Terre et la comparaison avec les mesures révéla plusieurs inexactitudes dans les modèles. Ceci constitua la première victoire de la sismologie.

      Au cours des années septante, il devient clair que le Soleil présentaient des oscillations de ce genre avec des périodes de vibrations voisines de cinq minutes. De gigantesques efforts ont été déployés afin d'identifier ces modes avec une précision remarquable, non seulement par des campagnes d'observations au sol mais aussi à l'aide de missions spatiales.

Zones convectives

      Les résultats sont réellement spectaculaires. Les modèles théoriques n'étaient pas corrects ! En premier lieu, l'abondance d'Helium était erronnée, ce qui impliquait qu'un phénomène physique, la diffusion, laissée de côté dans le calcul des modèles, devait être prise en compte. Ensuite, l'enveloppe convective était d'extension trop faible. Enfin, et c'est probablement l'aspect le plus important, une manière de décrire la rotation des couches internes pouvait être extraite des données héliosismiques. Et tout ceci, uniquement en observant le Soleil vibrer !

Diagramme HR

      Un grand nombre d'étoiles sont très différentes des étoiles de type solaire. A partir de leurs propriétés de surface, les astrophysiciens ont construit un diagramme, le diagramme de Hertzsprung-Russell ou encore le diagramme HR.

Diagramme HR des étoiles variables

      Voici, dans un diagramme HR, la localisation des classes principales d'étoiles variables.

Dépassement convectif dans une étoiles de type Scuti

      Afin d'illustrer ce point, prenons l'exemple d'une étoile de type Scuti, similaire à certaines étoiles cibles de la mission spatiale COROT.