Communiqué de presse

Les vues les plus nettes de Bételgeuse révèlent la façon dont les étoiles supergéantes perdent de la masse

Le dévoilement du vrai visage d'un mastodonte

29 juillet 2009

En utilisant différentes techniques de pointe sur le Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO, deux équipes indépendantes d'astronomes ont obtenu les vues les plus détaillées jusqu’à ce jour de l’étoile supergéante Bételgeuse. Ils montrent que l'étoile a un immense panache de gaz presque aussi grand que notre système solaire et une gigantesque bulle qui bout à sa surface. Ces découvertes fournissent des indices importants pour aider à expliquer comment ces mammouths perdent de la matière à un taux extrêmement important.

Bételgeuse - la deuxième étoile la plus brillante de la constellation d'Orion (le chasseur) - est une supergéante rouge, une des plus grosses étoiles connues,  qui est près de 1000 fois plus grande que notre Soleil [1].  C'est aussi l'une des étoiles les plus lumineuses connues, émettant plus de lumière que 100 000 Soleils. Ces propriétés extrêmes prédisent la disparition d'un éphémère roi stellaire. Avec un âge de seulement quelques millions d'années, Bételgeuse est presque déjà à la fin de sa vie et est rapidement vouée à exploser en supernova. Lorsque cela se passera, la supernova devrait être facilement repérable depuis la Terre, même en plein jour.

Les étoiles supergéantes rouges détiennent encore plusieurs mystères non résolus. L'un d'eux est simplement la façon dont ces mastodontes perdent d’énormes quantités de matière - environ la masse du Soleil - en seulement 10 000 ans. Deux équipes d'astronomes ont utilisé le Très Grand Télescope (VLT) de l’ESO et les technologies les plus avancées pour jeter un oeil au plus près de cette étoile gigantesque. La combinaison de leurs travaux donne à penser que la réponse à la question de longue date de la perte de masse pourrait bien être à portée de main.

La première équipe a utilisé l'instrument d'optique adaptative, NACO, combiné avec une technique nommée "lucky imaging" ou « imagerie aléatoire », afin d'obtenir l’image la plus détaillée de Bételgeuse, même au travers de l'atmosphère terrestre, dont la turbulence génère au passage des effets de distorsion d’image. Grâce à l'imagerie aléatoire, seules les expositions extrêmement nettes sont choisies et ensuite combinées pour former une image beaucoup plus nette que ne le serait une seule exposition plus longue.

Les images produites par NACO atteignent presque la limite théorique de netteté réalisable pour un télescope de 8 mètres. La résolution angulaire est aussi fine que 37 millisecondes d'arc, soit environ la taille d'une balle de tennis sur la Station Spatiale Internationale (ISS), vue depuis le sol.

"Grâce à ces images extraordinaires, nous avons détecté un immense panache de gaz s'étendantdans l'espace depuis la surface de Bételgeuse", explique Pierre Kervella, de l'Observatoire de Paris, qui a dirigé l'équipe. Ce panache s'étend sur une distance d’au moins six fois le diamètre de l'étoile, ce qui correspond à la distance entre le Soleil et Neptune.

"Ceci indique clairement que l'ensemble de l'enveloppe extérieure de l'étoile ne perd pas de la matière de façon régulière dans toutes les directions", ajoute Pierre Kervella. Deux mécanismes pourraient expliquer cette asymétrie. L’un suppose que la perte de masse se produit au-dessus des calottes polaires de l'étoile géante, probablement en raison de sa rotation. L'autre possibilité est qu'un tel panache est généré au-dessus de gaz en mouvement à grande échelle (appelé convection) à l'intérieur de l'étoile, - semblable à la circulation de l'eau chauffée dans une casserole.

Pour arriver à une solution, les astronomes avaient besoin de sonder le monstre dans des détails encore plus fins. Pour ce faire, Ohnaka Keiichi de l'Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn, en Allemagne, et ses collègues ont utilisé l'interférométrie. Grâce à l'instrument AMBER sur le VLTI (le VLT en mode interféromètre) de l'ESO, qui combine la lumière de trois télescopes auxiliaires du VLT de 1,8 mètre, les astronomes ont obtenu des observations aussi nettes que si elles étaient réalisées avec un télescope virtuel géant de 48 m. Avec une résolution si exceptionnelle, les astronomes ont pu détecter indirectement des détails quatre fois plus nets encore que les images étonnantes déjà permises par NACO (en d'autres termes, la taille d'une bille sur l'ISS, vue depuis le sol).

"Nos observations avec AMBER sont les observations les plus détaillées qui n’aient jamais été faites deBételgeuse. En outre, nous avons détecté comment le gaz se déplace dans différentes zonesde la surface de Bételgeuse – et c’est la première fois que cela a été fait pour une autre étoile que leSoleil ", dit Ohnaka.

Les observations avec AMBER ont révélé que le gaz de l'atmosphère de Bételgeuse se déplace vigoureusement de haut en bas et que ces bulles sont aussi grandes que l’étoile supergéante elle-même. Leurs observations sans égale ont conduit les astronomes à proposer que ces mouvements de gaz à grande échelle circulant sous la surface rouge de Bételgeuse sont derrière l'éjection du panache massif dans l'espace.

Notes

[1] Si Bételgeuse était au centre de notre système solaire, elle s'étendrait presque jusqu’à l'orbite de Jupiter, engloutissant Mercure, Vénus, Terre, Mars et la ceinture d'astéroïdes principale.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans deux articles à paraître dans la revue Astronomy and Astrophysics par Pierre Kervella et al.  (The close circumstellar environment of Betelgeuse: Adaptive optics spectro-imaging in the near-IR with VLT/NACO) et par Keiichi Ohnaka et al. (Spatially resolving the inhomogeneous structure of the dynamical atmosphere of Betelgeuse with VLTI/AMBER).

Les équipes sont composées de P. Kervella, G. Perrin, S. Lacour, et X. Haubois (LESIA, Observatoire de Paris, France), T. Verhoelst (KU Leuven, Belgique), S. Ridgway (National Optical Astronomy Observatories, Etats-Unis), et J. Cami (University of Western Ontario, Canada), et de K. Ohnaka, K.-H. Hofmann, T. Driebe, F. Millour, D. Schertl, et G. Weigelt (Max-Planck-Institut de radioastronomie, Bonn, Allemagne), M. Benisty (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italie), A . Chelli (LAOG, Grenoble, France), R. Petrov et Vakili F. (Lab. H. Fizeau, OCA, Nice, France), et Ph. Stee (Lab. H. Fizeau, OCA, Grasse, France).

L’ESO - l’Observatoire Européen Austral - est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 14 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. A Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope européen géant – l’E-ELT- qui disposera d’un miroir primaire de 42 mètres de diamètre et observera dans le visible et le proche infrarouge. L’E-ELT sera « l’œil tourné vers le ciel » le plus grand au monde.

Liens

• Articles scientifiques: Kervella, P. et al. et Ohnaka, K. et al.
• Plus d’informations : page web du VLT
• Plus d’informations : page web sur l’optique adaptative
• Plus d’informations : page web sur l’interférométrie

Contacts

Pierre Kervella
Observatoire de Paris-Meudon
Paris, France
Tél: +33 1 45 07 79 66
Courriel: Pierre.Kervella@obspm.fr

Keiichi Ohnaka
Max-Planck Institute for Radio Astronomy
Bonn, Germany
Tél: +33 1 45 07 79 66
Courriel: kohnaka@mpifr-bonn.mpg.de

Olivier Hainaut
ESO
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso0927.