vignette|redresse=1.5|Vue d'artiste d'une éruption stellaire de EV Lacertae.
Les super éruptions stellaires sont de puissantes éruptions stellaires observées sur des étoiles de type solaire. Détectées pour la première fois au début des années 2000, elles possèdent une énergie 100 fois supérieure à celle d'une éruption solaire typique.
Des super éruptions stellaires ont été observées originellement chez neuf autres étoiles. Aucune étude systématique n'a été possible avant le lancement du satellite Kepler, qui a suivi un grand nombre d'étoiles de type solaire avec un haut degré de précision sur une longue période. Les observations du satellite ont démontré qu'une petite portion des étoiles ont de violentes explosions, près de fois aussi puissantes que les plus puissantes éruptions connues du Soleil. Dans plusieurs cas, il est possible d'observer de multiples évènements sur la même étoile. Bien que les jeunes étoiles soient plus sensibles aux éruptions que les plus âgées, de puissantes éruptions ont aussi été observées sur des étoiles aussi vieilles que le Soleil.
Toutes les étoiles ayant des éruptions de ce genre montrent des variations de luminosité quasi périodiques interprétées comme étant de très grandes taches stellaires situées à la surface de l'astre et qui se déplacent par la rotation de ce dernier.
Les éruptions ont été expliquées originellement par la présence de planètes géantes sur une orbite très proche de leur étoile hôte, faisant en sorte que leurs champs magnétiques respectifs soient liés. Dans un tel cas, l'orbite de la ou des planètes déformerait les lignes de champ jusqu'à ce que l'instabilité ainsi créée relâche cette énergie sous forme d'éruption. Cependant, aucune planète de ce genre n'est apparue dans les données de Kepler et cette théorie a été abandonnée.
Des tentatives ont été faites pour détecter des traces de super éruptions solaires passées à partir des concentrations de nitrates dans les glaces polaires, des observations historiques des aurores polaires et des isotopes radioactifs qui peuvent être produits par des particules énergétiques solaires. Bien que certaines observations de carbone 14 dans des anneaux de croissance des arbres semblent prometteuses, il est impossible de les associer définitivement à un évènement de super éruption solaire.
Une super éruption solaire auraient des effets dramatiques sur la Terre. Puisqu'elles peuvent se produire sur des étoiles du même âge, de la même masse et de la même composition que le Soleil, cette éventualité ne peut être écartée. Cependant, ce type d'étoile est très rare et magnétiquement beaucoup plus actif que le Soleil.
Caractéristiques physiques Les étoiles super-éruptives présentent les caractéristiques suivantes : elles sont de type spectral F8 à G8 ; elles sont sur ou près de la séquence principale ; elles sont seules ou faisant partie d'un système binaire très étendu ; elles ont une rotation lente ; elles ne sont pas très jeunes.
Essentiellement, ces étoiles peuvent être considérées comme des analogues solaires. Il ne faut pas les confondre avec les étoiles éruptives. Ces dernières sont de petites naines rouges.
Observations L'étude originale, publiée en 2000, a identifié neuf objets présentant des super éruptions stellaires :
Étoile Type Détecteur V (mag) Amplitude Durée Énergie (erg) Groombridge 1830 G8 V Photographie 6,45 ΔB = 0,62 mag 18 min E ~ Kappa1 Ceti G5 V Spectroscopie 4,83 EW(He) = 0.13Å ~ 40 min E ~ MT Tauri G5 V Photographie 16,8 ΔU = 0,7 mag ~ 10 min E ~ Pi1 Ursae Majoris G1.5 Vb Rayon-X 5,64 L = >~35 min E = S Fornacis G1 V Visuel 8,64 ΔV ~ 3 mag 17 - 367 min E ~ BD +10°2783 G0 V Rayon-X 10,0 L = ~ 49 min E >> Omicron Aquilae F8 V Photométrie 5,11 ΔV = 0,09 mag ~ 5 - 15 jours E ~ F8 IV-V Photométrie 5,06 ΔV = 0,09 mag ~ 3 - 25 jours E ~ UU Coronae Borealis F8 V Photométrie 8,86 ΔI = 0,30 mag >~ 57 min E ~
Les observations varient pour chaque objet. Certaines sont des mesures aux rayons X, d'autres sont visuelles, photographiques, spectroscopiques ou photométriques. Les énergies pour les événements varient de à .
Kepler Le télescope spatial Kepler possède un photomètre permettant d'évaluer la variation de luminosité de plusieurs centaines de milliers d'étoiles de tous types spectraux.
Étoiles de type solaire Des études publiées en 2012 et 2013 intègrent des observations de de type F8 à G8 sur une période de 500 jours. Ces étoiles, tirées du , possèdent une température effective (T) située entre et (K) ainsi qu'une gravité en surface afin d'éliminer les géantes et sous-géantes de la liste.
sont observées sur 279 étoiles. L'évènement le plus intense accroît la luminosité de l'étoile de 30 % et à une énergie de . Cependant, la plupart des super éruptions sont beaucoup moins intenses. Les super éruptions ont une montée rapide suivie d'une diminution exponentielle d'une durée de 1 à 3 heures. Certaines étoiles peuvent subir jusqu'à 57 éruptions en 500 jours, ce qui donne une moyenne d'une tous les neuf jours.
Certaines données de Kepler sont prises à une minute d'intervalle, ayant pour conséquence une inévitable diminution de la précision.
Les étoiles éruptives démontrent une variation lumineuse quasi périodique, une interprétation évidente peut être perçue par tache stellaire autour du Soleil, résultante de sa rotation. Cet indice nous permet entre autres d'estimer la période de rotation de l'étoile; une variation de moins d'un jour à dix jours peut être perceptible (25 jours pour le Soleil). Sur le Soleil, la mesure du radiomètre nous montre qu'une grande quantité de taches solaires peut réduire la luminosité de l'ordre de 0,2 %, comparativement à 1-2 % pour les étoiles super éruptives ou aussi grande que 7-8 %, trouvé dans les environs d'une tache stellaire. Dans certains cas la variation lumineuse peut être altérée par seulement une ou deux taches, mais dans tous les cas ne sont pas si simples. Ainsi, la tache stellaire peut autant être un groupe de petites taches qu'une immense.
Il est possible également de comparer la fréquence des éruptions avec la durée de vie des étoiles. Plus la durée de vie sera courte, plus les éruptions seront fréquentes. Cependant, l'énergie déployée n'est pas liée avec la période de rotation. Plus la variation est grande, plus les explosions seront fréquentes ; cette tendance est également observable par une quantité plus impressionnante d'énergie provenant de ces explosions. Il est possible de retrouver de grandes variations sur des étoiles possédant une rotation plus lente : une étoile pourrait avoir, par exemple, une période de rotation de 22,7 jours et une variation impliquant des taches couvrant 2,5 % de la surface, près de 10 fois supérieure à la valeur maximale du solaire. En estimant la taille d'une tache stellaire par la variation de l'amplitude et assumant que le champ magnétique du Soleil près des taches corresponde à 1000 gauss (0,1 tesla), il est possible d'estimer l'énergie disponible : dans tous les cas, cette énergie possède assez de puissance pour alimenter la plus grande éruption observable. De par ce fait, il est possible de soulever que les éruptions solaires et stellaires possèdent essentiellement le même mécanisme.
Afin de déterminer la possibilité d'une super éruption sur le Soleil, il est important d'encadrer la définition d'une étoile de type Soleil. Lorsque la température est divisée entre les étoiles avec les variables T près de ou en dessous de 5600 kelvins (étoiles de type G jeune et vieille), les étoiles possédant une température plus basse présente une activité éruptive semblable au barème que nous accordons au Soleil et aux étoiles plus actives : ainsi, la fréquence des éruptions (nombre par étoile, par année) est environ 5 fois plus important que sur les étoiles en fin de vie. Il est bien connu que le taux de la rotation et l'activité magnétique d'une étoile tend à décliner avec l'âge dans la catégorie type G. Lorsque les éruptions sont divisées entre rotations rapide et lente, dont l'estimation est faite à partir de la variation de luminosité, les signes montrent un risque d'activité plus importante durant les phases rapides. On remarque plus particulièrement que les étoiles possédant une rotation de moins de 10 jours ont 20 à 30 fois plus de chance de démontrer une activité. Il n'en reste pas moins que 44 super éruptions ont été constatées sur 19 étoiles avec une température similaire à celle du Soleil sur une période de plus de 10 jours (sur un total de étoiles examinées). 4 super éruptions possédant une énergie de l'ordre de ont été enregistrées sur des étoiles possédant une vitesse de rotation inférieure à celle du Soleil (sur un échantillonnage de 5000). La distribution des éruptions avec énergie possède une forme similaire pour toutes les étoiles : les étoiles similaires au type du Soleil ont moins tendance à entrer en éruption, puisqu'elles ont une proportion d'énergie semblable aux étoiles jeunes et plus froides.
Étoiles de type K et M Les données de Kepler ont également été utilisées pour rechercher des éruptions sur des étoiles de types spectraux inférieurs à G. Ainsi, un échantillon de étoiles avec T < 5150 K et , correspondant aux étoiles de la séquence principale inférieures à K0-V, ont été observées sur une période de 33,5 jours.
373 étoiles ont été identifiées comme ayant des super éruptions évidentes. Certaines étoiles n'avaient qu'une légère éjection de masse coronale, semblable à une étincelle, tandis que d'autres présentaient jusqu'à quinze, c'est-à-dire des éjections beaucoup plus épaisses. Les événements d'éruptions les plus forts ont augmenté la luminosité de l'étoile de 7-8 %. Ce n'est pas radicalement différent de la luminosité maximale des éclairs sur les étoiles de type G; cependant, puisque les étoiles K et M sont moins lumineuses que le type G, cela suggère que les jaillissements sur ces étoiles sont moins énergétiques. En comparant les deux classes d'étoiles étudiées, il semble que les étoiles M s'éveillent plus fréquemment que les étoiles K, mais la durée de chaque évasement tend à être plus courte. Il n'est pas possible de tirer de conclusions sur la proportion relative des étoiles de type G et K montrant des super éruptions ou sur la fréquence des jaillissements sur les étoiles qui montrent une telle activité puisque les algorithmes de détection des éruptions et les critères dans les deux études sont très différents. La plupart (mais pas toutes) des étoiles K et M montrent les mêmes variations quasi périodiques de luminosité que les étoiles G. Il y a une tendance à avoir des éruptions plus énergiques sur des étoiles variables; cependant, la fréquence des débordements n'est que faiblement liée à la variabilité.
Subaru Des études spectroscopiques des super éruptions ont été faites par un spectrographe à haute dispersion installé sur le télescope Subaru. De la cinquantaine d'étoiles de type solaire examinées, connues des observations de Kepler pour montrer des activités super éruptives, seules 16 font partie d'un système multiple. Des 34 étoiles célibataires restantes, seules cinq possèdent une rotation rapide.
LAMOST vignette|redresse=1.5|Vue d'artiste de l'évolution d'une étoile binaire chaude de très grande masse.
Des observations de LAMOST ont été utilisées pour mesurer l'activité chromosphérique de de type solaire tirées des observations de Kepler, dont 48 super éruptives. Ces observations montrent que les étoiles super éruptives sont généralement caractérisées par des émissions chromosphériques plus importantes que les autres étoiles, y compris celles du Soleil. Cependant, des étoiles super éruptives avec des niveaux d'activité inférieurs ou comparables à celui du Soleil existent, ce qui suggère que les éruptions et les super éruptions partagent très probablement la même origine.