Zoom sur l’étoile supergéante rouge Bételgeuse. Cet astre immense mesure plus de un milliard de kilomètres de diamètre et se situe à 470 années-lumière de la Terre. Le Very Large Telescope et son optique adaptative Sphere ont permis de détailler avec une précision sans précédent la coquille de poussières qui entoure l’étoile. Pour obtenir cette image à ultra haute résolution de Betelgeuse, le Very Large Telescope offre aux astronomes une longueur focale de près de 900 mètres… Photo ESO.
C’est, sans jeu de mots, une star… Bételgeuse d’Orion, l’une des plus belles, brillantes et colorées étoiles du ciel, est scrutée avec fascination par les astronomes depuis près d’un siècle. Cette immense étoile supergéante rouge, en effet, est aussi la toute première étoile dont le diamètre ait été mesuré, en 1920, par Albert Michelson, à l’aide du mythique télescope de 2,5 mètres de diamètre du mont Wilson, en Californie.
Un exploit technique inouï pour l’époque : les étoiles, en effet, sont des soleils, mais situés à des distances telles qu’il a été longtemps impossible de percevoir leur disque apparent, et encore moins le détail de leur surface. Seule leur lumière, sous forme d’un point – la tache d’Airy – dont la taille était fonction de la taille du télescope utilisé, était perceptible. Aucune information, donc, sur la dimension, la forme, les détails de la surface des étoiles n’était accessible.
A partir des années 1970, la technique interférométrique, consistant à synthétiser des télescopes géants virtuels, a permis de mesurer le diamètre des étoiles, puis à dresser des « cartes » de leur surface, mais d’images réelles, point.
La première véritable image de la surface d’une étoile a été prise par le télescope spatial Hubble, en 1996, et c’est, bien sûr, soixante-seize ans après Michelson, Bételgeuse qui a été choisie pour cible… Pourquoi ?
Cette étoile supergéante rouge, non contente d’être l’une des plus grandes connues dans la Galaxie – plus de 1 milliard de kilomètres de diamètre – est aussi l’une des plus grandes, dans le ciel. Grande intrinsèquement, elle l’est donc aussi en apparence : son diamètre apparent avoisine 0,04 seconde d’arc. Un tel angle est évidemment minuscule, il représente un détail de 70 mètres sur la Lune !
La toute première image de la surface de Bételgeuse avait été prise dans l’ultraviolet par le télescope spatial Hubble. A 260 nanomètres de longueur d’onde, l’étoile – ou plus exactement sa chromosphère – apparaît plus grande que la surface visible, ou photosphère, photographiée par le VLT vers 600 nanomètres de longueur d’onde, dans le domaine de la lumière visible. Ces deux images sont parmi les seules jamais prises de la surface d’une étoile. Photos NASA/ESO.
Mais comme le télescope Hubble, avec son miroir de seulement 2,4 mètres de diamètre, était trop petit pour percevoir le disque apparent lumineux de Bételgeuse, les astronomes américains ont observé l’étoile en ultraviolet, longueur d’onde à laquelle le télescope était un peu plus puissant et l’étoile deux fois plus grande, l’astre montrant non plus sa photosphère, mais son immense chromosphère…
En 2015, c’est avec le Very Large Telescope européen (VLT) que Pierre Kervella, astronome de l’Observatoire de Paris, et ses collaborateurs ont photographié directement la surface de Bételgeuse dans la lumière visible…
L’instrument, doté d’un miroir de 8,2 mètres de diamètre et de l’optique adaptative Sphere, est capable de percevoir des détails de 0,02 seconde d’arc, c’est plus de deux fois mieux que le télescope spatial Hubble…
L’image de Bételgeuse prise par l’équipe européenne a permis aux astronomes non seulement d’observer le globe gazeux, porté à la température de 3500 °C degrés, de l’étoile, mais aussi l’immense enveloppe qui l’auréole et s’étend sur des milliards de kilomètres.
L’équipe de Pierre Kervella étudie l’évolution de cette étoile supergéante, instable, dont la luminosité varie, et qui expulse une grande partie de sa masse dans l’espace. Chaque année, c’est l’équivalent de plusieurs masses terrestres que perd Bételgeuse. L’astre géant est à la fois très jeune et très vieux… Très jeune, parce que formé voici seulement 10 millions d’années (moins de 1 % de l’âge du Soleil !) très vieux, parce que, bientôt privé de combustible nucléaire, il va exploser prochainement en supernova… Bientôt à l’échelle cosmique, bien sûr. Dix mille ans, cent mille ans, un million d’années, qui sait ?
Bételgeuse est une étoile supergéante rouge, située à 470 années-lumière de distance. Elle est parfaitement visible à l’œil nu, très brillante et colorée, dans la belle constellation d’Orion. Environ 15 fois plus massive que le Soleil, elle brille 70 000 fois plus que lui. Photos S.Brunier/ESO.
Les observations obtenues par le VLT et Sphere ont permis de mettre en évidence une enveloppe de poussières autour de l’étoile, cette poussière se forme à partir des atomes lourds créés dans les couches profondes de l’étoile, qui constituent autant de forges nucléaires.
Sous l’œil perçant du VLT, la surface de Bételgeuse apparaît irrégulière, 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. En gros, Bételgeuse « bout » comme une casserole d’eau sur le feu… Ces observations apportent donc de précieux indices sur la manière dont les étoiles massives perdent leur matière et enrichissent le milieu interstellaire. Des informations décisives, puisque l’évolution chimique de l’Univers est essentiellement assurée par ces étoiles géantes et explosives. Le Soleil, notre planète, et nous, qui levons les yeux vers le ciel pour contempler Bételgeuse, sommes les enfants d’innombrables générations d’étoiles supergéantes qui ont disparu jadis dans l’éclair fulgurant d’une supernova.
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