Une équipe internationale d'astronomes a produit les premières images détaillées de la surface d'une étoile géante en dehors de notre système solaire, révélant un presque circulaire, atmosphère sans poussière avec des zones complexes de matériel en mouvement, appelées cellules de convection ou granules, selon une étude récente.

L'étoile géante, nommé π1Gruis, est l'une des étoiles de la constellation Grus (latin pour la grue, un type d'oiseau), que l'on peut observer dans l'hémisphère sud. Une étoile évoluée dans la dernière grande phase de la vie, π1Gruis est 350 fois plus gros que le Soleil et ressemble à ce que notre Soleil deviendra à la fin de sa vie dans cinq milliards d'années. L'étude de cette étoile donne aux scientifiques un aperçu de l'activité future, caractéristiques et apparence du Soleil.

Convection, le transfert de chaleur dû au mouvement en masse des molécules dans les gaz et les liquides, joue un rôle majeur dans les processus astrophysiques, comme le transport d'énergie, pulsations et vents. Le Soleil a environ deux millions de cellules convectives qui sont généralement de 2, 000 kilomètres de diamètre, mais les théoriciens pensent que les étoiles géantes et supergéantes ne devraient avoir que quelques grandes cellules convectives en raison de leur faible gravité de surface. Détermination des propriétés de convection des étoiles les plus évoluées et supergéantes, comme la taille des granulés, a été difficile parce que leurs surfaces sont souvent obscurcies par la poussière.

Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que la surface de l'étoile géante π1Gruis avait un motif convectif complexe et que le granule typique mesurait 1,2 x 10^11 mètres horizontalement ou 27% du diamètre de l'étoile. Les résultats sont publiés dans la revue La nature .

"C'est la première fois que nous avons une étoile aussi géante qui est imagée sans ambiguïté avec ce niveau de détails, " a déclaré le Dr Fabien Baron, professeur adjoint au Département de physique et d'astronomie de l'Université d'État de Géorgie. "La raison en est qu'il y a une limite aux détails que nous pouvons voir en fonction de la taille du télescope utilisé pour les observations. Pour cet article, nous avons utilisé un interféromètre. La lumière de plusieurs télescopes est combinée pour dépasser la limite de chaque télescope, atteignant ainsi une résolution équivalente à celle d'un télescope beaucoup plus grand."

L'étoile π1Gruis a été observée avec l'instrument PIONIER, qui a quatre télescopes combinés, au Chili en septembre 2014. Baron, qui se spécialise dans la création d'images, données interférométriques utilisées, logiciels et algorithmes de reconstruction d'images pour composer des images de la surface de l'étoile. L'interférométrie est relativement nouvelle en astronomie, et le réseau d'astronomie à haute résolution angulaire de l'État de Géorgie a été la première installation à utiliser l'interférométrie pour imager une étoile similaire au Soleil en 2007.

Cette étude a également été la première à confirmer les théories sur les caractéristiques des granules sur les étoiles géantes.

"Ces images sont importantes car la taille et le nombre de granules à la surface correspondent en fait très bien aux modèles qui prédisent ce que nous devrions voir, " dit Baron. " Cela nous dit que nos modèles d'étoiles ne sont pas loin de la réalité. Nous sommes probablement sur la bonne voie pour comprendre ce genre d'étoiles."

Les images détaillées montraient également différentes couleurs à la surface de l'étoile, qui correspondent à des températures variables. Une étoile n'a pas la même température de surface partout, et sa surface fournit nos seuls indices pour comprendre ses internes. Alors que les températures montent et descendent, le plus chaud, les zones plus fluides deviennent des couleurs plus vives (comme le blanc) et les plus froides, les zones plus denses deviennent des couleurs plus foncées (comme le rouge).

À l'avenir, les chercheurs aimeraient faire des images encore plus détaillées de la surface des étoiles géantes et suivre l'évolution de ces granules en continu, au lieu d'obtenir uniquement des images instantanées.