Une équipe internationale d'astronomes a créé la carte la plus détaillée à ce jour de l'atmosphère de la supergéante rouge Antares. La sensibilité et la résolution sans précédent de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) et du Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation ont révélé la taille et la température de l'atmosphère d'Antarès juste au-dessus de la surface de l'étoile, dans toute sa chromosphère, et jusqu'à la région du vent.

Étoiles supergéantes rouges, comme Antares et sa plus connue cousine Bételgeuse, sont énormes, étoiles relativement froides en fin de vie. Ils sont sur le point de manquer de carburant, effondrer, et devenir des supernovae. A travers leurs vastes vents stellaires, ils lancent des éléments lourds dans l'espace, jouant ainsi un rôle important en fournissant les éléments constitutifs essentiels de la vie dans l'univers. Mais c'est un mystère comment ces vents énormes sont lancés. Une étude détaillée de l'atmosphère d'Antarès, l'étoile supergéante la plus proche de la Terre, constitue une étape cruciale vers une réponse.

La carte ALMA et VLA d'Antarès est la carte radio la plus détaillée à ce jour de toutes les étoiles, autre que le Soleil. ALMA a observé Antarès près de sa surface (sa photosphère optique) dans des longueurs d'onde plus courtes, et les longueurs d'onde plus longues observées par le VLA ont révélé l'atmosphère de l'étoile plus loin. Comme on le voit en lumière visible, Le diamètre d'Antarès est environ 700 fois plus grand que celui du Soleil. Mais quand ALMA et le VLA ont dévoilé son atmosphère en lumière radio, la supergéante s'est avérée encore plus gigantesque.

"La taille d'une étoile peut varier considérablement en fonction de la longueur d'onde de la lumière avec laquelle elle est observée, " a expliqué Eamon O'Gorman du Dublin Institute for Advanced Studies en Irlande et auteur principal de l'étude publiée dans l'édition du 16 juin de la revue Astronomie &Astrophysique . "Les longueurs d'onde plus longues du VLA ont révélé l'atmosphère de la supergéante à près de 12 fois le rayon de l'étoile."

Les radiotélescopes ont mesuré la température de la plupart des gaz et du plasma dans l'atmosphère d'Antarès. Le plus notable était la température dans la chromosphère. C'est la région au-dessus de la surface de l'étoile qui est chauffée par les champs magnétiques et les ondes de choc créées par la convection vigoureuse à la surface de l'étoile, un peu comme le mouvement bouillonnant dans une casserole d'eau bouillante. On ne sait pas grand-chose sur les chromosphères, et c'est la première fois que cette région est détectée dans les ondes radio.

Merci à ALMA et au VLA, les scientifiques ont découvert que la chromosphère de l'étoile s'étend jusqu'à 2,5 fois le rayon de l'étoile (la chromosphère de notre Soleil n'est que 1/200e de son rayon). Ils ont également constaté que la température de la chromosphère est inférieure à ce que les observations optiques et ultraviolettes précédentes ont suggéré. La température culmine à 3, 500 degrés Celsius (6, 400 degrés Fahrenheit), après quoi il diminue progressivement. A titre de comparaison, la chromosphère du Soleil atteint des températures de près de 20, 000 degrés Celsius.

« Nous avons constaté que la chromosphère est « tiède » plutôt que chaude, aux températures stellaires, " a déclaré O'Gorman. " La différence peut s'expliquer parce que nos mesures radio sont un thermomètre sensible pour la plupart des gaz et du plasma dans l'atmosphère de l'étoile, alors que les observations optiques et ultraviolettes passées n'étaient sensibles qu'aux gaz et plasma très chauds."

"Nous pensons que les étoiles supergéantes rouges, comme Antares et Bételgeuse, avoir une atmosphère inhomogène, " a déclaré le co-auteur Keiichi Ohnaka de l'Universidad Católica del Norte au Chili qui a précédemment observé l'atmosphère d'Antares en lumière infrarouge. " Imaginez que leurs atmosphères sont une peinture faite de nombreux points de couleurs différentes, représentant différentes températures. La plupart de la peinture contient des points de gaz tiède que les radiotélescopes peuvent voir, mais il y a aussi des points froids que seuls les télescopes infrarouges peuvent voir, et les points chauds que les télescopes UV voient. Pour le moment, nous ne pouvons pas observer ces points individuellement, mais nous voulons essayer cela dans de futures études."

Dans les données ALMA et VLA, les astronomes ont pour la première fois vu une distinction claire entre la chromosphère et la région où les vents commencent à se former. Dans l'image VLA, un vent énorme est visible, éjecté d'Antares et illuminé par sa compagne plus petite mais plus chaude, Antares B.

"Quand j'étais étudiant, Je rêvais d'avoir des données comme ça, " a déclaré le co-auteur Graham Harper de l'Université du Colorado, Rocher. « Connaître la taille et la température réelles des zones atmosphériques nous donne une idée de la façon dont ces vents énormes commencent à se former et de la masse éjectée. »

"Notre compréhension innée du ciel nocturne est que les étoiles ne sont que des points de lumière. Le fait que nous puissions cartographier les atmosphères de ces étoiles supergéantes en détail, est un véritable témoignage des avancées technologiques en interférométrie. Ces observations tour de force rapprochent l'univers, droit dans notre propre arrière-cour, " a déclaré Chris Carilli de l'Observatoire national de radioastronomie, qui a participé aux premières observations de Bételgeuse à plusieurs longueurs d'onde radio avec le VLA en 1998.