ALMA sonde les mystères de Bételgeuse

Bételgeuse, vue par ALMA. Crédit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O’Gorman/P. Kervella
Le réseau d’antennes millimétriques ALMA, installé au Chili, a permis de réaliser une nouvelle image de la surface de Bételgeuse, une étoile géante sur le point d’exploser en supernova.

Les étoiles ne sont plus des points dans le ciel depuis le début du XXe siècle. Et cela, grâce à Bételgeuse, principale étoile de la constellation d’Orion (visible surtout en hiver). Située à 640 années-lumière, elle possède le plus grand diamètre apparent de toutes les étoiles du ciel nocturne. Dès 1919, à l’observatoire du mont Wilson, le prix Nobel de physique 1907 Albert Michelson avait réussi à mesurer son diamètre à l’aide du premier interféromètre.

Le réseau ALMA, au Chili, vient d’être utilisé par une équipe d’astrophysiciens pour réaliser une nouvelle image de l’astre. Pour cela, ses antennes ont été déployées sur une base de 16 km. Résultat : une vue d’une résolution exceptionnelle. On y voit le disque stellaire, aux contours irréguliers, et on discerne une région plus brillante que l’ensemble de la surface.

Anatomie d’une étoile géante

Cette image prise à une longueur d’onde de 890 µm montre le contour de l’étoile dans sa basse chromosphère — autrement dit, presque à la limite de sa surface brillante appelée photosphère. En cela, elle révèle des couches plus basses que l’image du télescope spatial Hubble, obtenue dans l’ultraviolet en 1996.

Le diamètre mesuré par ALMA, 1,9 milliard de kilomètres (si elle était à la place du Soleil, sa surface lècherait l’orbite de Jupiter), vaut ainsi environ le quart de celui estimé grâce à Hubble. De même, la température du gaz observé par ALMA est de 2800 K, contre 3700 K pour Hubble.

La température était d’ailleurs l’un des enjeux de cette observation. En effet, la mesurant à différentes profondeurs, les scientifiques espèrent comprendre le fonctionnement de l’étoile. Comme l’explique Pierre Kervella, de l’observatoire de Paris et de l’université du Chili, l’un des auteurs de l’étude :

On cherche à comprendre comment Bételgeuse perd de sa matière. C’est assez difficile à expliquer, car la vitesse d’échappement de sa surface est d’environ 80 km/s. Mais on n’observe pas de matière se déplaçant à cette vitesse sur et autour de l’étoile. On pense que le mécanisme est lié à sa convection et que le champ magnétique joue aussi un rôle, mais c'est encore mal établi.

Des taches magnétiques à suivre

Sur les quelques images prises précédemment de la surface de Bételgeuse, toutes ont montré que sa surface n’était pas uniforme. Et comme sur la photo du télescope spatial, une zone brillante apparaît à la surface de l’étoile. Pierre Kervella précise :

Il s’agit d’une zone nettement plus chaude de l’étoile. Elle couvre 5% de la surface de l’étoile et est 1000 K plus chaude que le reste du disque. Elle correspond à une région qui a été identifiée comme présentant une activité magnétique en spectro-polarimétrie. Il est donc tentant d’y voir l’équivalent sur Bételgeuse des taches solaires. Mais l’échelle est immense.

Cette zone brillante est-elle la même que celle vue par Hubble ? « La tache que nous voyons est diamétralement opposée sur le disque à celle observée avec Hubble il y a 21 ans », répond Pierre Kervella. Cela signifie donc que ces régions apparaissent de manière transitoire. D’où l’intérêt de multiplier les observations afin de suivre leur évolution.

Le réseau d'antennes ALMA, qui a permis de produire la nouvelle image de Bételgeuse. © ESO/Y. Beletsky

Bételgeuse est une supergéante rouge, autrement dit une étoile massive (15 fois la masse du Soleil) arrivée en fin de vie. D’ici peu de temps, demain ou dans quelques milliers d’années, elle explosera en supernova.

Une future supernova

Du fait de sa proximité, les astronomes l’ont beaucoup observée et ont reconstitué une partie de son histoire. Ils tentent de suivre son évolution avec l’espoir de découvrir, peut-être un jour, des signes qui annonceront son explosion. Quand ce cataclysme se produira, l’étoile brillera pendant quelques mois autant que la pleine Lune et sera même visible en plein jour.

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