Avec l’aimable autorisation de Brian Ottum et EarthSky
Plus tôt cette année, furor a entouré Bételgeuse — l’étoile s’était” évanouie », s’obscurcissant plus que prévu dans son cycle habituel de changements de luminosité, conduisant certains jusqu’à suggérer que l’étoile pourrait devenir supernova bientôt. Mais même si les astronomes commencent à comprendre le comportement inattendu de la géante rouge, ils ont encore du mal à comprendre ses propriétés de base — à savoir sa taille et sa distance.,
Meridith Joyce (Australian National University) et ses collègues ont rapporté dans le Astrophysical Journal (arXiv preprint disponible ici) que Bételgeuse est en fait plus petite, et donc plus proche, qu’on ne le pensait auparavant. Pas tout le monde est d’accord avec les résultats. Néanmoins, l’étude représente une approche nouvelle — et nécessaire-pour comprendre ce géant énigmatique.
La chanson de Bételgeuse
En tant qu’étoile géante rouge, Bételgeuse n’est pas tout à fait stable. Il est à court d’hydrogène pour fusionner dans son noyau et compte sur la fusion de l’hélium pour empêcher l’effondrement gravitationnel., Ce faisant, les ondes de pression (c’est-à-dire les ondes sonores) se déplacent à travers l’étoile de sorte qu’elle pulse lentement: l’étoile gonfle, se contracte et gonfle à nouveau. De telles impulsions peuvent aider les astronomes à” écouter » la structure intérieure d’une étoile, offrant une vue que nous ne verrions jamais autrement.
IAC
En utilisant des données historiques collectées par des astronomes amateurs de l’American Association of Variable Star Observers, ainsi que des observations d’archives d’un imageur à bord du vaisseau Coriolis, l’équipe de Joyce a assemblé une courbe de lumière qui montre comment la luminosité de Bételgeuse varie dans le temps.
« Dans le cas de Betelgeuse et de T UMi l’année dernière, avoir plus de 100 ans de données visuelles était essentiel”, explique Joyce. Son équipe a pu identifier une pulsation avec une période de 185 jours., Si nous pouvions entendre le chant de cette étoile pulsante, ce cycle de 185 jours serait le premier harmonique, une pulsation se produisant dans les couches externes de l’étoile sur une fréquence de résonance.
En introduisant cette harmonique dans une simulation informatique appelée Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA), Joyce a modélisé les couches externes de Bételgeuse, en utilisant le rythme de gonflement et de contraction de l’étoile pour déterminer sa circonférence: entre 702 et 880 fois le diamètre du Soleil. C’est énorme — mais c’est plus petit que ce que nous pensions., Si Bételgeuse était à la place du Soleil, la nouvelle estimation le ferait s’étendre aux deux tiers du chemin vers Jupiter au lieu de tout le chemin.
ESO
La taille de Bételgeuse dans le ciel est déjà connue dans une certaine mesure — alors qu’un point de lumière dans la plupart des télescopes, les détecteurs infrarouges peuvent travailler ensemble pour résoudre la minuscule tache de l’étoile 42 milliarcsecondes dans le ciel. Si la distance à l’étoile est connue, alors ce diamètre angulaire se traduit par sa taille. Mais l’équipe de Joyce a travaillé à rebours: ils ont comparé la taille calculée dans leur simulation au diamètre angulaire de l’étoile, donnant la distance à l’étoile entre 500 et 636 années-lumière.,
Faire face à l’incertitude
La distance de Bételgeuse a longtemps été incertaine, et donc sa taille aussi. Pour de nombreuses étoiles, la parallaxe est la technique de référence pour mesurer la distance. La parallaxe est le mouvement apparent d’une étoile voisine contre des sources de fond plus lointaines au fil du temps, de la même manière qu’un doigt tenu à bout de bras semble bouger lorsque vous le regardez d’abord d’un œil, puis de l’autre.
Mais Bételgeuse est si grande, ce n’est pas un point sur le ciel, comme le sont la plupart des étoiles., Et il semble être légèrement asymétrique, peut-être en raison d’éjections et/ou d’interaction avec son environnement. Cela complique les mesures de parallaxe.
ESO / M., Montargès et coll.
Le satellite Hipparcos a été le premier à mesurer la parallaxe de Bételgeuse en 1997, mais les astronomes ont tout de suite su que quelque chose n’allait pas. Le mouvement apparent de l’étoile dans le ciel était en désaccord avec les mesures radio de sa position.
Parce que le calcul de la parallaxe de l’étoile dépend non seulement de sa position, mais du mouvement apparent de sa position dans le ciel, les astronomes savaient que la distance n’était probablement pas tout à fait correcte., ” La solution à 5 paramètres est une solution simultanée, vous ne pouvez donc pas faire confiance à un paramètre si deux des autres sont erronés », explique Graham Harper (Université du Colorado, Boulder).
Récemment, Harper a entrepris de corriger cet écart. Il a combiné des mesures radio du Very Large Array, du Atacama Millimeter / submillimeter Array et du e-Merlin Array avec des mesures Hipparcos révisées publiées en 2007, arrivant à une distance comprise entre 620 et 880 années-lumière. En raison des complications impliquées dans le calcul, la plage de valeurs possibles n’est « pas petite”, dit Harper., Si la distance était fausse, cela indiquerait que la taille est fausse aussi.
Joyce souligne que, bien que différente, la plage de valeurs trouvée par son équipe se situe dans la plage rapportée par Harper: « Cela peut être décrit comme légèrement différent mais statistiquement cohérent”, dit-elle.
« La nouvelle utilise des méthodes complètement indépendantes qui accordent beaucoup de confiance aux simulations numériques de la structure de l’étoile (ce qui n’est pas du tout bien connu) pour voir comment la surface oscille”, explique Harper., « Une telle approche complètement indépendante doit être hautement félicitée car la méthode de parallaxe va rester problématique. »
En effet, Joyce dit, l’ambiguïté entourant les mesures de parallaxe traditionnelles est susceptible de rester dans un proche avenir. (Le satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne, qui détermine les parallaxes, et donc les distances, à plus d’un milliard d’étoiles dans la Voie Lactée, est si sensible qu’il ne peut même pas observer Bételgeuse brillante.)
Néanmoins, Harper invite à la prudence avec les nouveaux résultats. « Vous avez toujours besoin d’une vérité de terrain lorsque vous développez de nouvelles techniques., Toutes les hypothèses et incertitudes (connues et inconnues) peuvent s’additionner.”
Andrea Dupree (Centre d’Astrophysique de Harvard & Smithsonian) est d’accord. « Je serais conservateur et j’attendrais des calculs de confirmation. Mais c’est un résultat intéressant. »
Si le résultat se produit, cela a des implications: une Bételgeuse plus petite est probablement à un stade légèrement plus précoce de sa vie, ce qui repousse toute supernova potentielle. ” Il brûle de l’hélium dans son noyau en ce moment, ce qui signifie qu’il est loin d’exploser », explique Joyce., « Nous pourrions regarder environ 100 000 ans avant qu’une explosion ne se produise.”