320 années-lumière de la Terre, l'étoile W Hydrae est quelques milliards d'années plus loin que le Soleil dans sa vie. En comparaison, l'anneau en pointillé montre la taille de l'orbite de la Terre autour du Soleil, vu sous un angle. Crédit :Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings
Une équipe d'astronomes dirigée par Chalmers a pour la première fois observé des détails à la surface d'une étoile vieillissante de même masse que le soleil. Les images d'ALMA montrent que l'étoile est une géante, son diamètre deux fois la taille de l'orbite de la Terre autour du soleil; ils rapportent que l'atmosphère de l'étoile est affectée par de puissants, ondes de choc inattendues. La recherche a été publiée dans Astronomie de la nature .
L'équipe, dirigé par Wouter Vlemmings de l'Université de technologie Chalmers, a utilisé le grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA) pour faire les observations les plus précises à ce jour d'une étoile ayant la même masse d'origine que le soleil. Les nouvelles images montrent pour la première fois des détails à la surface de la géante rouge W Hydrae, 320 années-lumière de distance dans la constellation d'Hydra.
W Hydrae est un exemple d'étoile AGB (branche géante asymptotique). Ces vieilles étoiles sont cool, brillant, et perdre de la masse par les vents stellaires. Le nom dérive de leur position sur le célèbre diagramme de Hertzsprung-Russell, qui classe les étoiles selon leur luminosité et leur température.
"Pour nous, il est important d'étudier non seulement à quoi ressemblent les géantes rouges, mais comment ils changent et comment ils ensemencent la galaxie avec les éléments qui sont les ingrédients de la vie. En utilisant les antennes d'ALMA dans leur configuration la plus haute résolution, nous pouvons maintenant faire les observations les plus détaillées jamais de ces étoiles cool et excitantes, " dit Wouter Vlemmings.
Imagerie directe même des étoiles les plus grandes et les plus proches, est un défi pour les astronomes. Dans ce graphique, l'image d'Alma de W Hydrae est comparée aux meilleures images à ce jour d'autres étoiles :la géante rouge R Doradus, les supergéantes rouges Antares et Bételgeuse. Une variété de techniques d'imagerie et différentes longueurs d'onde de lumière ont été utilisées pour créer ces images; les étoiles géantes peuvent avoir des tailles très différentes vues dans différentes longueurs d'onde. Les tailles angulaires des étoiles dans Alpha Centauri, le système stellaire le plus proche, et la planète naine Pluton (au plus près de la Terre) sont présentées à titre de comparaison. Crédit :ESO/K. Ohnaka (Antarès); Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella (Bételgeuse); ESO (R Doradus); Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings (W Hydrae)
Les étoiles comme le soleil évoluent sur des échelles de temps de plusieurs milliards d'années. Quand ils atteignent la vieillesse, ils deviennent plus gros, plus frais et plus enclin à perdre de la masse sous forme de vents stellaires. Les étoiles fabriquent des éléments importants comme le carbone et l'azote. Quand ils atteignent le stade de la géante rouge, ces éléments sont libérés dans l'espace, prêt à être utilisé dans les générations suivantes de nouvelles étoiles.
Les images d'ALMA offrent la vue la plus claire à ce jour de la surface d'une géante rouge avec une masse similaire au soleil. Des images nettes antérieures ont montré des détails sur des surfaces beaucoup plus massives, des étoiles supergéantes rouges comme Bételgeuse et Antares. Les observations ont également surpris les scientifiques. La présence d'une tache étonnamment compacte et brillante prouve que l'étoile a du gaz étonnamment chaud dans une couche au-dessus de la surface de l'étoile, une chromosphère.
"Nos mesures du point lumineux suggèrent qu'il existe de puissantes ondes de choc dans l'atmosphère de l'étoile qui atteignent des températures plus élevées que celles prédites par les modèles théoriques actuels pour les étoiles AGB, " dit Théo Khouri, astronome à Chalmers et membre de l'équipe.
Le ciel autour de W Hydrae, comme on le voit en lumière visible. Crédit : Enquête sur le ciel numérisé
Une autre possibilité est au moins aussi surprenante - que l'étoile subissait une éruption géante lorsque les observations ont été faites. Les scientifiques effectuent maintenant de nouvelles observations, à la fois avec ALMA et d'autres instruments, pour mieux comprendre l'atmosphère surprenante de W Hydrae. Des observations comme celles-ci, en utilisant la configuration la plus haute résolution d'ALMA, sont difficiles, mais aussi enrichissant, explique Elvire De Beck, membre de l'équipe, aussi astronome à Chalmers. "C'est humiliant de regarder notre image de W Hydrae et de voir sa taille par rapport à l'orbite de la Terre. Nous sommes nés de matériaux créés dans des étoiles comme celle-ci, donc pour nous c'est passionnant d'avoir le défi de comprendre quelque chose qui nous parle à la fois de nos origines et de notre avenir, " elle dit.
Les résultats ont été présentés dans l'article "L'atmosphère chauffée par le choc d'une étoile géante asymptotique résolue par ALMA, " publié en ligne dans Astronomie de la nature .
