LESIA - Observatoire de Paris

La face visible de Bételgeuse

jeudi 26 novembre 2015

Grâce à son système d’optique adaptative extrême, le nouvel instrument SPHERE installé sur le Very Large Telescope de l’ESO a produit la première image de la surface visible d’une étoile autre que le Soleil, la supergéante rouge Bételgeuse. La forme de cette gigantesque étoile apparaît irrégulière, entourée de panaches gazeux et d’une coquille de poussière. Ces observations apportent de nouveaux indices sur la manière dont les étoiles massives perdent leur matière et enrichissent le milieu interstellaire.

Bételgeuse est une des plus grandes étoiles connues, avec une taille de plus de 700 fois celle du Soleil. Grâce à sa proximité (environ 640 années-lumière), son diamètre angulaire (45 millisecondes d’angle) est aussi parmi les plus grands de toutes les étoiles. Il est équivalent à la taille apparente d’une pièce de 1€ observée à plus de 100 km. Actuellement, Bételgeuse perd de la matière à un taux de plusieurs fois la masse de la Terre chaque année, enrichissant ainsi le milieu environnant en éléments chimiques produits par les réactions nucléaires (oxygène, carbone, silicium,...). Ils forment des molécules et des grains de poussière au fur et à mesure qu’ils s’éloignent et se refroidissent. Par ce mécanisme, les étoiles évoluées comme Bételgeuse jouent un rôle central dans l’évolution chimique de l’Univers.

Le processus physique permettant à la matière d’être éjectée de la surface de l’étoile reste cependant largement mystérieux et Bételgeuse est une cible de première importance pour comprendre ce phénomène. Elle a été observée en mars 2015 par une équipe internationale(*) menée par Pierre Kervella (CNRS UMI FCA & LESIA, Observatoire de Paris) utilisant l’instrument SPHERE/ZIMPOL installé sur le Very Large Telescope de l’Observatoire Européen Austral (ESO). SPHERE est pourvu d’un système d’optique adaptative extrême de nouvelle génération qui corrige en temps réel les perturbations introduites par l’atmosphère terrestre. Les images résultantes sont limitées par la diffraction, et permettent d’atteindre la résolution théorique du télescope jusqu’aux longueurs d’onde visibles.

Image composite couleur de Bételgeuse issue des observations SPHERE/ZIMPOL. La résolution du télescope est représentée par l’ellipse blanche dans le coin inférieur gauche de l’image

L’image couleur SPHERE est présentée sur la figure ci-dessus. Il s’agit de la première image de la surface visible d’une étoile autre que le Soleil. La surface de l’étoile (appelée photosphère) apparaît inhomogène et entourée de panaches gazeux. Ces asymétries indiquent que la perte de masse de ce type d’étoile est certainement liée à la présence de forts mouvements convectifs à leur surface. La caméra ZIMPOL a également mesuré la polarisation de la lumière, qui est introduite lors de la diffusion de la lumière de l’étoile par la poussière qui l’entoure. La carte du taux de polarisation (figure ci-dessous) montre une coquille de poussière incomplète et asymétrique à une altitude d’environ 3 fois le rayon de l’étoile.

Carte du taux de polarisation linéaire autour de Bételgeuse. La taille moyenne de la photosphère est représentée par un cercle en pointillés rouges et le cercle jaune marque 3 fois le rayon de l’étoile.

(*) P. Kervella (UMI&LESIA), E. Lagadec (OCA), M. Montargès (IRAM), S. T. Ridgway (NOAO), A. Chiavassa (OCA), X. Haubois (ESO), H.-M. Schmid (ETH Zürich), M. Langlois (OMP), A. Gallenne (ESO) et G. Perrin (LESIA)

Contact

Pierre Kervellaobspm.fr], chercheur LESIA/Observatoire de Paris à l’Unité Mixte Internationale Franco-Chilienne d’Astronomie (INSU/CNRS)

Référence

Article publié dans A&A : http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201527134