Bételgeuse est une étoile supergéante rouge bien connue de la constellation d'Orion. Récemment, il a attiré beaucoup d'attention, non seulement parce que les variations de sa luminosité ont conduit à des spéculations sur l'imminence d'une explosion, mais aussi parce que les observations ont indiqué qu'il tourne beaucoup plus vite que prévu.

Cette dernière interprétation est maintenant remise en question par une équipe internationale dirigée par des astronomes de l'Institut Max Planck d'astrophysique, qui proposent que la surface d'ébullition de Bételgeuse puisse être confondue avec une rotation, même dans les télescopes les plus avancés. D'autres astronomes analysent activement de nouvelles données d'observation pour tester de telles hypothèses.

Bételgeuse, l’une des étoiles les plus brillantes de l’hémisphère nord, peut être facilement repérée à l’œil nu dans la constellation d’Orion. Bételgeuse est l'une des plus grandes étoiles connues. Avec un diamètre supérieur à 1 milliard de kilomètres, il est près de 1 000 fois plus grand que le soleil. S'il avait été dans notre système solaire, il aurait englouti la Terre et son atmosphère aurait atteint Jupiter.

Une étoile aussi grande n’est pas censée tourner vite. Au cours de leur évolution, la plupart des étoiles se dilatent et ralentissent pour conserver leur moment cinétique. Cependant, des observations récentes suggèrent que Bételgeuse tourne assez vite (à 5 km/s), deux ordres de grandeur plus vite qu'une seule étoile évoluée ne devrait tourner.

La preuve la plus importante de la rotation de Bételgeuse est venue du réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Les 66 antennes d’ALMA fonctionnent ensemble comme s’il s’agissait d’un seul télescope géant. Ils utilisent une technique connue sous le nom d'interférométrie, où deux antennes ou plus captent un signal de l'univers et unissent leurs forces pour analyser le signal et obtenir des informations sur sa source d'émission.

Grâce à cette technique, les astronomes ont découvert une carte de vitesse radiale dipolaire sur la couche externe de Bételgeuse :la moitié de l'étoile semble s'approcher de nous et l'autre moitié semble s'éloigner. Cette observation, ainsi que des études antérieures, ont conduit à l'interprétation selon laquelle Bételgeuse tourne rapidement.

Cette interprétation aurait été un cas clair si Bételgeuse était une sphère parfaitement ronde. Cependant, la surface de Bételgeuse est un monde vibrant, régi par un processus physique appelé convection. Nous pouvons observer la convection dans notre vie quotidienne lorsque nous faisons bouillir de l'eau, mais à Bételgeuse, ce processus est beaucoup plus violent :les bulles bouillantes peuvent être aussi grosses que l'orbite de la Terre autour du soleil, couvrant une grande partie de la surface de Bételgeuse. Ils montent et descendent à une vitesse pouvant atteindre 30 km/s, plus rapide que n'importe quel vaisseau spatial avec équipage.

Sur la base de cette image physique, une équipe internationale dirigée par Jing-Ze Ma, Ph.D. Un étudiant de l'Institut Max Planck d'astrophysique propose désormais une explication alternative à la carte de vitesse dipolaire de Bételgeuse :la surface d'ébullition de Bételgeuse imite la rotation. Un amas de bulles bouillantes s’élève d’un côté de l’étoile et un autre groupe de bulles coule de l’autre côté. En raison de la résolution limitée du télescope ALMA, ces mouvements convectifs seraient flous dans les observations réelles, ce qui donnerait lieu à une carte de vitesse dipolaire.

Le travail est publié dans The Astrophysical Journal Letters .

L’équipe a développé un nouveau package de post-traitement pour produire des images synthétiques ALMA et des spectres submillimétriques à partir de leurs simulations hydrodynamiques de rayonnement 3D d’étoiles supergéantes rouges non tournantes. Dans 90 % des simulations, l'étoile serait interprétée comme tournant à plusieurs km/s simplement à cause des mouvements d'ébullition à grande échelle à la surface qui ne sont pas clairement visibles dans le télescope ALMA.

D’autres observations sont nécessaires pour mieux évaluer la rotation rapide de Bételgeuse, et l’équipe a fait des prédictions pour de futures observations avec une résolution spatiale plus élevée. Heureusement, d'autres astronomes ont déjà fait des observations de Bételgeuse à plus haute résolution en 2022. Les nouvelles données sont en cours d'analyse, ce qui mettra les prédictions à l'épreuve et aidera à dévoiler le masque de Bételgeuse.

"La plupart des étoiles ne sont que de minuscules points lumineux dans le ciel nocturne. Bételgeuse est si incroyablement grande et si proche que, avec les meilleurs télescopes, c'est l'une des rares étoiles dont nous observons et étudions réellement sa surface en ébullition. un peu comme un film de science-fiction, comme si nous y étions allés pour le voir de près", explique la co-auteure Selma de Mink (directrice de l'Institut Max Planck d'astrophysique). "Et les résultats sont tellement excitants. Si Bételgeuse tourne rapidement après tout, alors nous pensons qu'elle a dû tourner après avoir mangé une petite étoile compagne qui tournait autour d'elle."

"Il y a tellement de choses que nous ne comprenons pas encore sur les étoiles gigantesques en ébullition comme Bételgeuse", explique Andrea Chiavassa, astronome au CNRS, co-auteur de l'étude. "Comment fonctionnent-ils réellement ? Comment perdent-ils de la masse ? Quelles molécules peuvent se former dans leurs écoulements ? Pourquoi Bételgeuse est-elle soudainement devenue moins brillante ? Nous travaillons très dur pour améliorer de plus en plus nos simulations informatiques, mais nous avons vraiment besoin de données incroyables. des télescopes comme ALMA."

Plus d'informations : Jing-Ze 竟泽 Ma 马 et al, Bételgeuse tourne-t-elle vraiment ? Observations synthétiques ALMA de la convection à grande échelle dans les simulations 3D de supergéantes rouges, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI :10.3847/2041-8213/ad24fd

Fourni par la Société Max Planck