Illustration de la supergéante rouge Antarès créée à partir des données sur la surface de l’étoile collectées avec le VLTI. © ESO, M. Kornmesser

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Étoile : l'extraordinaire image de la supergéante rouge Antarès

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Visible l'été, vers le sud, reconnaissable à sa teinte rouge, l'étoile Antarès est passée devant un des meilleurs photographes du monde : le VLTI, qui combine la luminosité collectée par plusieurs télescopes géants. Le résultat est un portrait sans précédent, offrant une cartographie des gaz en mouvement à sa surface. C'est la toute première image d'une telle qualité pour une étoile autre que le Soleil.

  • Les mouvements de gaz à la surface d’une étoile autre que le Soleil ont été cartographiés pour la première fois avec précision, grâce au VLTI.
  • Il s’agit d’Antarès, une supergéante rouge, 12 fois plus massive que le Soleil et 700 fois plus grande.
  • Des turbulences de gaz de faible densité ont été détectées à de plus grandes distances du centre de l’étoile que prévu. Elles ne sont pas liées à la convection et leur processus reste inconnu.

Cet été, vous avez sans doute aperçu Antarès, frémissant au-dessus de l'horizon sud au début de la nuit. L'étoile, une des plus brillantes du ciel en cette période de l'année, arbore une couleur rouge-orangé qui lui a valu d'ailleurs d'être baptisée dans l'antiquité, la « rivale de Mars », d'où son nom forgé avec anti et Arès, le nom grec de Mars.

Elle brille dans la constellation du Scorpion, non loin (pour nous) du centre de la Voie lactée. Mais plus pour très longtemps. En effet, la supergéante rouge, environ 700 fois plus grande que notre Soleil s'essouffle... Elle est actuellement plus grande qu'une autre célèbre supergéante rouge, Bételgeuse, dans Orion) et 12 fois plus massive. Au cours de sa vie, relativement courte, l'étoile aurait perdu l'équivalent de trois masses solaires. Plus elle grandit, plus la densité à sa surface diminue, et plus elle se refroidit. Dans peu de temps — à l'échelle astronomique —, elle deviendra une supernova (effondrement de l'étoile sur son cœur). Sans doute, une des prochaines que l'humanité pourra voir.

Grâce au VLTI, les astronomes ont réalisé cette magnifique image de la supergéante rouge Antarès. C'ets à ce jour l’image la plus détaillée d’une étoile autre que le Soleil. Remarquez les taches lumineuses. © ESO, K. Ohnaka

D’étranges mouvements de gaz détectés sur Antarès

Pour prendre le pouls d'Antarès et en savoir un peu plus sur son état et, plus généralement, sur le déclin de ces monstres stellaires, une équipe d'astronomes a pu profiter du puissant interféromètre du VLT (Very Large Telescope). Cet instrument combine la lumière des télescopes géants de l'observatoire du mont Paranal (Chili) pour créer un miroir virtuel géant de quelque 200 m de diamètre. Grâce à lui, les astronomes ont pu imager et même cartographier en deux dimensions les mouvements à la surface d'Antarès.

Comme l'explique Keiichi Ohnaka, l'auteur principal de l'étude publiée dans Nature (et diffusé par l'ESO), « le processus responsable de la perte de masse si rapide d'étoiles en fin de vie comme Antarès est demeurée incompris durant plus d'un demi-siècle » Aussi, pour tenter de l'éclaircir, qui mieux que le VLTI pouvait le faire ? « Le VLTI est le seul instrument qui nous a permis de mesurer directement les mouvements de gaz au sein de l'atmosphère étendue d'Antarès. »

Animation d’Antarès — l’étoile la plus brillante du Scorpion et 700 fois plus grande que notre Soleil —, et des turbulences à sa surface. © ESO, M. Kornmesser

Donc, grâce au VLTI et aussi à l'instrument Amber (Astronomical Multi-BEam combineR), l'équipe a ainsi pu créer la première carte des « bouillonnements » de gaz dans l'atmosphère d'une étoile autre que le Soleil, et acquérir des images distinctes de sa surface « sur une petite portion du spectre infrarouge », indique un communiqué de l'ESO. Ces données renseignent sur la vitesse des gaz en mouvement« [...] une étape clé dans la résolution de ce problème ».

Les chercheurs ont découvert l'existence de panaches de gaz de faible densité à des distances plus grandes que prévu du centre de la supergéante rouge. Ils ont pu déterminer que ces turbulences ne sont pas liées à la convection à l'intérieur de l'étoile géante. Donc, pour l'instant, leur mécanisme reste une énigme. Bien sûr, pour Keiichi Ohnaka, « le prochain défi consiste à identifier la source de ces mouvements turbulents ». Nul doute que de nouvelles observations sont d'ores et déjà prévues. Satisfait, il conclut : « notre travail offre une nouvelle dimension à l'astrophysique stellaire et ouvre une nouvelle fenêtre d'étude des étoiles ».