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Posté par Redbran le Mercredi 17/01/2018 à 12:00
La lente rotation de la supergéante rouge Bételgeuse
L'étoile Bételgeuse a une période de rotation d'environ 30 ans. Avec cette découverte, objet d'un article paru dans la revue Astronomy & Astrophysics le 9 janvier 2018, une équipe scientifique sous la direction de Pierre Kervella, astronome de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes pour la...), ouvre de nouvelles pistes pour comprendre les mécanismes de perte de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) de ce type d'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) supergéante.


L'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...) proche de la supergéante rouge (Les supergéantes rouges sont des étoiles relativement massives qui sont en train de terminer leur phase de séquence principale. En d'autres termes, elles ont consommé l'ensemble de leur...) Bételgeuse (Le terme Bételgeuse fait référence à:). © Pierre Kervella

Bételgeuse est une des plus grandes étoiles que nous connaissons. Située à une distance de 700 années-lumière, il s'agit d'une étoile massive (Le mot massif peut être employé comme :) très évoluée.

Son rayon actuel atteint environ 1000 fois celui du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...), pour une masse d'une quinzaine de fois celle de notre étoile.

Bételgeuse terminera son existence par une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation...) en supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa luminosité. Vue depuis la Terre, une supernova...), lorsque son coeur s'effondrera sur lui-même. Cet évènement spectaculaire pourrait se produire au cours des prochains 10 000 ou 100 000 ans.

Grâce à des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....) obtenues avec le grand interféromètre ALMA fonctionnant aux longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte...) sub-millimétriques, une équipe internationale menée par Pierre Kervella, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de...), a observé l'émission radio de deux molécules présentes dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de Bételgeuse: le monoxyde de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) (SiO) et le monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est composée d'un atome de...) (CO).

Ces deux molécules très abondantes dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) (y compris sur Terre) se trouvent également en grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) dans l'atmosphère de la supergéante.

En mesurant précisément le décalage par effet Doppler des raies spectrales émises par ces deux molécules, les astronomes ont observé que la partie nord-ouest (Le nord-ouest est la direction entre les points cardinaux nord et ouest. Le nord-ouest est opposé au sud-est.) de l'étoile s'approche de nous (décalage vers le bleu) à une vitesse (On distingue :) de 5 km/s et sa partie sud-est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) s'éloigne de nous (décalage vers le rouge) à la même vitesse.


De ces caractéristiques, a pu être déduite la vitesse de rotation de l'étoile, ainsi que l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) de son axe de rotation sur le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) par rapport au Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.).


Schéma de l'émission du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni...) entourant Bételgeuse et de sa rotation. L'enveloppe moléculaire de l'étoile est représentée à l'échelle. La partie droite de l'enveloppe est retirée pour montrer la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) de l'étoile, émettant le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...) ("continuum"). © Pierre Kervella

Du fait de sa grande taille, et malgré une vitesse minimum de 5 km/s à l'équateur (cinq fois plus rapide qu'une balle de fusil), Bételgeuse met environ trente ans pour accomplir un tour sur elle-même.

Cette longue période est due à l'augmentation considérable de la taille de l'étoile lorsqu'elle est devenue une supergéante, ce qui a conduit au ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.) de sa rotation.

La rotation joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) un rôle important dans la durée de vie (La vie est le nom donné :) de l'étoile: la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...) constituant une étoile en rotation rapide est mélangée de manière plus efficace que celle d'une étoile ne tournant pas. Cela permet d'amener plus de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) jusqu'à son coeur, et donc de prolonger sa durée de vie. La rotation influence également la manière dont une étoile expulse sa matière dans l'espace environnant.

Détectés précédemment sur Bételgeuse, une grande tache chaude et brillante (voir l'article Une immense tache brillante à la surface de Bételgeuse révélée par ALMA) ainsi qu'un panache de poussière sont précisément alignés avec la direction de son axe de rotation telle que mesurée avec ALMA.


Coincidence entre le point (Graphie) chaud dans la zone polaire de Bételgeuse et un panache de perte de masse. L'image centrale (teintes orangées) montre la surface de l'étoile et la présence d'un point chaud. Les tons bleus indiquent la présence de poussière créée à partir de la matière éjectée par l'étoile. © Pierre Kervella

Cette remarquable coïncidence suggère que la zone polaire de l'étoile est une région de perte de masse particulièrement intense.

Des observations dans les années à venir permettront de vérifier cette hypothèse et de préciser les mécanismes en jeu.

Composition de l'équipe:
Pierre Kervella (Obs. de Paris, France), Leen Decin (KU Leuven, Belgique), Anita M.S. Richards (University of Manchester, UK), Graham M.Harper (University of Colorado, USA), Iain McDonald (University of Manchester, UK), Eamon O'Gorman (Dublin Institute for Advanced Studies, Irlande), Miguel Montargès (KU Leuven, Belgique), Ward Homan (KU Leuven, Belgique), Keiichi Ohnaka (UCN, Chili)

Lien vers l'article de recherche dans Astronomy & Astrophysics:
The close circumstellar environment of Betelgeuse. V. Rotation velocity and molecular envelope properties from ALMA

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