L’équation qui assombrit les étoiles
L’astronome suédois Hugo von Zeipel, né en 1873, a développé en 1924 une équation fondamentale pour la compréhension des étoiles, connue sous le nom de théorème de von Zeipel. Bien que son nom ne soit pas aussi célèbre que ceux de Galilée ou de Copernic, son travail a permis d’expliquer des propriétés essentielles des étoiles en rotation.
Cette équation établit un lien entre la température effective d’une étoile, qui correspond à la température de ses couches de gaz externes, et la gravité effective à la latitude θ. En raison de la rotation des étoiles, celles-ci prennent une forme aplatie aux pôles, entraînant une gravité effective plus faible à l’équateur, où la force centrifuge est maximale. Ce phénomène entraîne une pression réduite sur les couches de gaz sous-jacentes, ce qui se traduit par une température plus basse à l’équateur. Initialement, von Zeipel a attribué une valeur de ¼ au paramètre β, valable uniquement pour les étoiles à rotation lente. Des recherches ultérieures ont montré que cette valeur doit être ajustée pour les étoiles en rotation rapide.
Les implications de cette équation sont significatives. Dans le cas des étoiles en rotation rapide, un phénomène appelé « assombrissement gravitationnel » est observé, où la zone équatoriale apparaît plus sombre que les régions polaires.
Traquer les exoplanètes
Ce phénomène a des implications pour la recherche d’exoplanètes. La méthode du transit, qui consiste à observer la luminosité d’une étoile pour détecter l’obscurcissement causé par le passage d’une planète, nécessite une prise en compte des variations de luminosité liées aux latitudes de l’étoile. Ignorer ces variations peut fausser les résultats.
Le théorème de von Zeipel a également d’autres applications. Grâce aux techniques interférométriques, il est désormais possible d’observer directement les différences de luminosité à la surface des étoiles, fournissant des informations sur des phénomènes complexes tels que la rotation irrégulière et les courants de convection du plasma. Dans les systèmes binaires, la gravité d’une étoile peut influencer la gravité effective de l’autre, ce qui peut être analysé à l’aide de versions modernes du théorème.
Cette formule, établie il y a un peu plus d’un siècle, illustre la complexité des étoiles, qui, bien que perçues comme de simples points lumineux, révèlent une richesse de phénomènes mathématiques et physiques.
Source : Pour la Science.
