Enfin un modèle réaliste pour Altaïr, une étoile à la rotation extrême !

Publié par Redbran le 18/01/2020 à 14:00
Source: CNRS INSU
Altaïr, étoile brillante du ciel d'été, est connue pour sa rotation très rapide. L'effet centrifuge est tel que son rayon polaire est 20% plus petit que son rayon équatorial. Cet important écart à la sphère a rendu la modélisation d'Altaïr (Altaïr (α Aquilae) est une étoile de la constellation de l'Aigle.) impossible par les approches classiques en physique stellaire (La physique stellaire est la branche de l'astrophysique qui étudie les étoiles. Elle fait intervenir des connaissances issues de la physique nucléaire, physique atomique, physique moléculaire, thermodynamique,...). Pour la première fois, sa modélisation à deux dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce...) a pu être réalisée, en incorporant les observations les plus en pointes. Elle révèle qu'Altaïr est une 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...) bien plus jeune que prévu par des estimations antérieures.


Altaïr (α Aquilae / α Aql) est l'étoile la plus brillante de la constellation de l'Aigle. Située à environ 17 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes telluriques,...), elle est aussi l'une des étoiles les plus proches visibles à l'œil nu. © NASA/JPL/Caltech/Steve Golden

Située à 17 années-lumière de la Terre, Altaïr est dans notre toute proche banlieue (La banlieue désigne communément l'espace urbanisé d'une ville qui est situé dans la continuité du bâti de sa ville-centre et qui en est administrativement distinct.). Etoile de première grandeur dans la constellation de l'aigle, elle a attiré l'attention des astronomes par sa vitesse (On distingue :) de rotation extrême, plus de cent fois supérieure celle du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...). Une telle rotation engendre un aplatissement (L'aplatissement d'une planète est une mesure de son « ellipticité »; une sphère a un aplatissement de 0, alors qu'un disque infiniment mince a un aplatissement de 1.) centrifuge notable et cette étoile a donc été la cible privilégiée des interféromètres travaillant dans le proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) depuis la première estimation de son aplatissement par G. van Belle en 2001. L'amélioration successive des techniques interférométriques a permis ensuite d'aboutir à une très bonne image de 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...) d'Altaïr.

L'observation (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. Le plaisir procuré...) d'Altaïr a donc fait durant les deux dernières décennies d'immenses progrès, qui contrastent toutefois avec la faiblesse des modèles la décrivant. On peut cependant comprendre pourquoi: les modèles couramment utilisés pour décrire les étoiles sont à symétrie sphérique et peinent à tenir compte d'un aplatissement centrifuge important. Le progrès décisif accompli par une équipe de chercheurs issus du Laboratoire Lagrange (CNRS / Univ. Côte d'Azur / Obs. de la Côte d'Azur), du Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement...) (LESIA, Obs. de Paris-PSL / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le...) Univ. / Univ. 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...) Diderot) et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) en astrophysique et planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains...) (IRAP, Univ. de Toulouse / CNRS / IRAP) a été d'utiliser deux dimensions d'espace pour modéliser Altaïr.

Ce modèle a été calculé par le code ESTER développe à l'IRAP, code qui incorpore tous les effets d'une rotation rapide. Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) des instruments interférométriques PIONIER et GRAVITY du VLTI-ESO associées à des données spectroscopiques et sismologiques plus anciennes ont alors permis d'aboutir à un modèle de concordance qui satisfait toutes les contraintes observationnelles connues. Grâce au modèle, nous évaluons maintenant la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) d'Altaïr à 1,86 fois celle du Soleil et donnons une nouvelle estimation de son âge, qui passe de un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...) d'années selon les modèles sphériques à environ 100 millions d'années !

Cette nouvelle jeunesse d'Altaïr aura des conséquences sur notre connaissance de la formation des étoiles au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici...) du Soleil. Plus largement, cette modélisation réussie ouvre la porte à une compréhension plus fine des étoiles massives réputées être les fabricantes des métaux de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).


Vue de synthèse du modèle d'Altaïr. L'intérieur montre sa vitesse de rotation interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme...) avec un cœur (en rouge) qui tourne environ 50% plus vite que son enveloppe (en vert). La surface en différents tons de bleus illustre la variation de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations...), donc de brillance entre le pôle et l'équateur telle qu'observée avec les interféromètres. Le soleil est représenté à côté à la même échelle

Références:
K. Bouchaud, A. Domiciano de Souza, M. Rieutord, D. R. Reese and P. Kervella. A realistic two-dimensional model of Altair. Astronomy & Astrophysics (2020) doi: 10.1051/0004-6361/201936830

Contact:
Michel Rieutord - IRAP - michel.rieutord at irap.omp.eu
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