Ce document décrit un effort d'exploration observationnelle des
topologies magnétiques stellaires, pour différents types d'objets
à travers le diagramme de Hertzsprung-Russell. Le but scientifique
de cette étude est d'essayer de comprendre les origines
des champs magnétiques stellaires, et leur impact sur les
processus physiques qui opèrent dans les atmosphères des étoiles
(e.g. convection, turbulence, diffusion, accrétion, perte de masse) et
qui influent par conséquent sur l'évolution stellaire à moyen et
long terme.
Après un bref historique des techniques traditionnelles de mesure des
champs magnétiques stellaires, je présente les principes d'une
nouvelle méthode, basée sur l'analyse spectropolarimétrique de
la lumière stellaire à haute résolution spectrale et temporelle, et
dont les premiers résultats prometteurs (obtenus au cours de ma thèse
de doctorat) ont servi de motivation à cette nouvelle étude plus
ambitieuse. Je détaille également les développements instrumentaux
qu'il a fallu conduire dans le cadre de ce travail, ainsi que les
outils informatiques de réduction (e.g. extraction optimale),
d'analyse (e.g. corrélation croisée) et de modélisation (e.g.
reconstruction d'image) qu'il a fallu adapter, améliorer et parfois
développer pour rendre cette nouvelle technique très
compétitive et performante, puis pour décrypter et interpréter les
observations en terme de topologies magnétiques stellaires. Notons en
particulier que, contrairement aux méthodes de mesure traditionnelles
qui ne fournissent qu'une information magnétique moyennée sur tout
l'hémisphère visible de l'étoile observée, cette nouvelle technique
permet d'accéder (pour les étoiles en rotation rapide) aux structures
magnétiques à petite échelle, et à l'orientation des
lignes de champ à l'intérieur de ces structures.
J'expose ensuite les résultats obtenus dans le cadre de cette étude
pour les étoiles dont le magnétisme, dynamo ou fossile, est déjà
connu depuis longtemps, à savoir les étoiles de type solaire, les
étoiles Ap magnétiques et les naines blanches. Ce travail a permis
par exemple de détecter les champs magnétiques d'une vingtaine
d'étoiles très actives d'états évolutifs variés
(échantillonnant
l'intervalle compris entre la phase de contraction vers la séquence
principale et la phase géante rouge), et de mettre en évidence des
distorsions structurelles importantes de leur topologie magnétique par
rapport au cas solaire. En particulier, nous avons pu démontrer que
les champs magnétiques à grande échelle de ces étoiles sont au
moins deux ordres de grandeur plus intenses que celui du Soleil, et que
les processus dynamo qui les engendrent y opèrent à travers toute
la zone convective, et ne sont pas confinés à la seule région
d'interface avec le coeur radiatif comme c'est le cas pour le Soleil.
Nous avons également mesuré les signatures Zeeman dans tous les
états de polarisation (circulaire et linéaires) pour quelques étoiles
Ap magnétiques et suivi leur modulation rotationnelle, ce qui devrait
à terme nous permettre de décrire plus précisément comment et de
comprendre pourquoi les topologies magnétiques de ces objets diffèrent
d'une expansion multipolaire de bas degré.
Je présente enfin un début d'exploration systématique du diagramme
de Hertzsprung-Russell à la recherche de nouvelles classes d'étoiles
magnétiques, et peut-être de nouvelles formes de magnétisme stellaire.
Parmi les très bons candidats potentiels figurent les étoiles chaudes,
pour lesquelles un champ magnétique est souvent invoqué pour expliquer
les structurations azimutales observées dans leur vent (étoiles O,
étoiles Be, étoiles Ae/Be de Herbig, étoiles Wolf-Rayet, supergéantes
A/B), mais aussi les disques d'accrétion des objets jeunes (e.g. T Tauri
classiques, objets FU Ori) ou des variables cataclysmiques dont la
viscosité anormale est souvent interprétée en terme de champ
magnétique. Les premières tentatives, qui ont permis en particulier de
détecter le champ magnétique d'une étoile de Herbig, sont très
prometteuses. L'avenir de cette campagne exploratoire est aujourd'hui
conditionné à la construction d'un instrument de nouvelle génération
sur le télescope Canada-France-Hawaii, projet dont je suis le responsable
scientifique.