Révolution en astronomie : la surface bouillonnante d’une étoile capturée avec précision pour la première fois !

L'Observatoire européen austral (ESO) vient de publier un communiqué de presse présentant une avancée majeure en astronomie : pour la première fois, des astronomesastronomes ont pu observer en détail la surface d'une étoile autre que le Soleil. Cette étoile, R Doradus, est une géante rouge dont le diamètre est environ 350 fois supérieur à celui du Soleil. Située à environ 180 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Dorade. Bien que des astronomes aient déjà photographié des étoiles par le passé, par exemple l'étoile polaire, jamais leurs surfaces n'avaient été examinées avec un tel niveau de détail permettant d'analyser les mouvementsmouvements de gazgaz en ébullition.

Cette prouesse technique a été rendue possible grâce à l'observatoire radio millimétrique et submillimétrique Alma, situé dans le désertdésert d'Atacama au Chili.

Comme le souligne Wouter Vlemmings, professeur à l'université technologique de Chalmers, en Suède, et auteur principal de l'étude publiée dans la revue Nature, « c'est la première fois que l'on peut montrer la surface bouillonnante d'une étoile réelle de cette manière » et d'ajouter ne pas s'attendre à « ce que la qualité des données soit suffisante pour observer autant de détails concernant la convectionconvection à la surface de l'étoile ».

Des astronomes ont obtenu des images suffisamment détaillées d'une étoile autre que le Soleil pour suivre le mouvement du gaz en ébullition à sa surface. Cette vidéo montre un timelapse de la surface de l'étoile R Doradus, où l'on voit des bulles de gaz géantes et chaudes apparaître à la surface et s'enfoncer à l'intérieur de l'étoile.
Toutes les vues présentées dans cette vidéo sont des images réelles prises avec Alma, un télescope dont l'ESO est partenaire. © Alma (ESO, NAOJ, NRAO), W. Vlemmings et al.

Une première dans le domaine de l’astronomie

En juillet et août 2023, Alma a réalisé une série d'observations qui ont révélé d'énormes bulles de gaz chaudes, dont la taille est 75 fois supérieure à celle des bulles similaires du Soleil. Ces bulles apparaissent à la surface de R Doradus et s'enfoncent à l'intérieur de l'étoile à un rythme plus rapide que prévu. Ce phénomène de convection est essentiel pour le transport de l'énergieénergie allant du cœur de l'étoile vers sa surface. Il se manifeste par de grandes bulles de gaz chaudes qui se refroidissent et coulent, un peu à la manière d'une lampe à lavelave. Ce mouvement de mélange joue un rôle crucial dans la répartition des éléments lourds, tels que le carbonecarbone et l'azoteazote, formés au cœur de l'étoile. On pense également que ce processus est à l'origine des ventsvents stellaires qui propagent ces éléments dans l'UniversUnivers, permettant ainsi la formation de nouvelles étoiles et planètes, car ces éléments sont fondamentaux pour la chimiechimie de l'Univers.

Jusqu'à présent, les mouvements de convection n'avaient jamais été observés en détail dans des étoiles autres que le Soleil. Grâce à Alma, l'équipe a pu obtenir des images haute résolutionrésolution de la surface de R Doradus sur un mois, ce qui a permis d'analyser des dynamismes de surface avec des détails jamais observés sur d'autres étoiles.

« La convection est responsable de la magnifique structure granulairegranulaire que nous observons à la surface de notre Soleil, mais difficile de l'étudier sur d'autres étoiles », rappelle Theo Khouri, chercheur à Chalmers et co-auteur de l'étude. Avec Alma, « nous avons non seulement pu observer directement ces granules convectifs, dont la taille est 75 fois supérieure à celle des granules solaires, mais aussi mesurer pour la première fois leur vitessevitesse de déplacement. »

Notre étoile dans 5 milliards d'années

Les auteurs de l'étude notent que ces granules semblent se déplacer selon un cycle d'un mois, ce qui est plus rapide que ce que l'on aurait pu anticiper en s'appuyant sur la convection solaire. « Nous ne comprenons pas encore la raison de cette différence. Il semble que la convection évolue au fil du vieillissement de l'étoile d'une manière qui reste à élucider », explique Wouter Vlemmings. Les observations réalisées sur R Doradus aident à « mieux appréhender le comportement d'étoiles similaires au Soleil, même lorsqu'elles se trouvent dans des états aussi froids, vastes et bouillonnants que celui de R Doradus ». Elles apportent également des éclairages pertinents sur l'évolution des étoiles tout au long de leur vie, et en particulier sur l'avenir de notre propre Soleil. En effet, avec une massemasse comparable à celle du Soleil et un diamètre 350 fois plus grand, R Doradus présente un intérêt particulier : elle est susceptible de ressembler à notre Soleil dans cinq milliards d'années, une fois que celui-ci se sera transformé en géante rouge.