Légende: La surface de Betelgeuse dans le proche infrarouge à 1,64 micron de longueur d'onde, obtenue avec l'interféromètre IOTA (Arizona). Crédit: Copyright 2010 Haubois / Perrin (LESIA, Observatoire de Paris)
Une équipe internationale d'astronomes a obtenu une image sans précédent de la surface de la super géante rouge Bételgeuse, dans la constellation d'Orion. L'image révèle la présence de deux points lumineux géants, qui couvrent une grande partie de la surface. Leur taille est équivalente à la distance Terre-Soleil. Cette observation fournit la première indication forte et directe de la présence du phénomène de convection, transport de chaleur par la matière en mouvement, dans une étoile autre que le Soleil. Ce résultat permet de mieux comprendre la structure et l'évolution des supergéantes.
Bételgeuse est une supergéante rouge située dans la constellation d'Orion, et est très différente de notre Soleil. D'abord, c'est une énorme star. S'il était le centre de notre système solaire, il s'étendrait jusqu'à l'orbite de Jupiter. 600 fois plus grand que notre Soleil, il émet environ 100 000 fois plus d'énergie. De plus, avec seulement quelques millions d'années, la star de Betelgeuse est déjà proche de la fin de sa vie et est bientôt condamnée à exploser en supernova. Dans ce cas, la supernova doit être facilement visible depuis la Terre, même en plein jour.
Mais nous savons maintenant que Betelgeuse a quelques similitudes avec le Soleil, car elle a également des taches solaires. La surface présente des taches claires et sombres, qui sont en fait des régions qui sont des points chauds et froids sur l'étoile. Les taches apparaissent en raison de la convection, c'est-à-dire du transport de chaleur par les courants de matière. Ce phénomène est observé tous les jours dans de l'eau bouillante. A la surface du Soleil, ces taches sont assez connues et visibles. Cependant, ce n'est pas du tout le cas pour les autres étoiles et en particulier les supergéantes. La taille, les caractéristiques physiques et la durée de vie de ces structures dynamiques restent inconnues.
La bételgeuse est une bonne cible pour l'interférométrie car sa taille et sa luminosité la rendent plus facile à observer. En utilisant simultanément les trois télescopes de l'interféromètre IOTA (Infrared Optical Telescope Array) sur le mont Hopkins en Arizona (depuis supprimé) et l'Observatoire de Paris (LESIA), les astronomes ont pu obtenir de nombreuses mesures de haute précision. Celles-ci ont permis de reconstruire une image de la surface de l'étoile grâce à deux algorithmes et programmes informatiques.
Deux algorithmes différents ont donné la même image. L'un a été créé par Eric Thiebaut du Centre de Recherche Astronomique de Lyon (CRAL) et l'autre a été développé par Laurent Mugnier et Serge Meimon de l'ONERA. L'image finale révèle la surface de l'étoile avec des détails sans précédent, jamais vus auparavant. Deux taches lumineuses apparaissent clairement à côté du centre de l'étoile.
L'analyse de la luminosité des spots montre une variation de 500 degrés par rapport à la température moyenne de l'étoile (3 600 Kelvin). La plus grande des deux structures a une dimension équivalente
au quart du diamètre de l'étoile (ou un et demi de la distance Terre-Soleil). Cela marque une nette différence avec le Soleil où les cellules de convection sont beaucoup plus fines et atteignent à peine 1 / 20ème du rayon solaire (quelques rayons terrestres). Ces caractéristiques sont compatibles avec l'idée de spots lumineux produits par convection. Ces résultats constituent une première indication forte et directe de la présence de convection à la surface d'une étoile autre que le Soleil.
La convection pourrait jouer un rôle important dans l'explication du phénomène de perte de masse et dans le gigantesque panache de gaz expulsé de Bételgeuse. Ce dernier a été découvert par une équipe dirigée par Pierre Kervella de l'Observatoire de Paris (lire notre article sur cette découverte). Les cellules de convection sont potentiellement à l'origine des éjections de gaz chauds.
Les astronomes disent que cette nouvelle découverte fournit de nouvelles perspectives sur les étoiles supergéantes, ouvrant un nouveau domaine de recherche.
Sources: Résumé: arXiv, article: «Imaging the spotty surface of Betelgeuse in the H band», 2009, A&A, 508, 923 ″. Observatoire de Paris
