Bételgeuse est une étoile supergéante rouge située à environ 600 années-lumière de la Terre. Son rayon atteint près de 800 fois celui du Soleil. Cette taille permet aux astronomes de distinguer des détails de son atmosphère et de sa surface avec ALMA, un réseau de radiotélescopes installé au Chili, alors que la surface de la plupart des étoiles reste impossible à résoudre ainsi.
De nouvelles données ont été recueillies en 2023 avec la configuration la plus étendue d’ALMA. L’instrument observait des ondes millimétriques et submillimétriques, invisibles à nos yeux. À ces longueurs d’onde, les chercheurs sondent une région de l'espace légèrement plus étendue que la surface de l’étoile, ce qui permet de l'analyser intégralement.
Simulation informatique de BĂ©telgeuse - C. Space Engine Pro
Le résultat ne ressemble pas à une sphère parfaitement régulière, avec des variations de rayon atteignant environ 6 %. Deux zones plus chaudes apparaissent également, l’une au nord-est et l’autre au sud-ouest. La température moyenne mesurée est proche de 2 027 °C, et la zone la plus brillante est environ 800 °C plus chaude.
C’est surtout la durée de ces zones chaudes qui surprend. L’équipe a comparé ces observations à des données similaires obtenues en 2015. La zone chaude du nord-est se trouvait presque au même endroit et présentait une intensité comparable. Les chercheurs estiment donc qu’une même structure pourrait avoir persisté pendant au moins sept ans.
Pour comprendre pourquoi ce résultat pose question, il faut regarder sous la surface. Dans une étoile comme Bételgeuse, de grandes masses de gaz chaud remontent depuis l’intérieur, puis la matière plus froide redescend. Ce brassage est appelé convection. Les mouvements peuvent produire des ondes de choc dans l’atmosphère et créer les régions chaudes détectées par ALMA.
Carte des courbes de niveau de Bételgeuse. La taille nominale de l'étoile est illustrée par le cercle en pointillés.
Or les modèles actuels prévoient des structures convectives géantes moins durables que celle observée. Les deux zones chaudes se trouvent aussi près des pôles de Bételgeuse. Une activité plus stable dans ces régions pourrait jouer un rôle, mais les observations ne permettent pas encore de trancher.
Le gaz plus éloigné a, lui, nettement changé depuis 2015. Les observations de monoxyde de carbone et de monoxyde de silicium révèlent une enveloppe irrégulière qui s’étend bien au-delà de la région observée. Les chercheurs n’ont par ailleurs trouvé aucune preuve nette de rotation dans ces données.
De nouvelles observations à haute résolution permettront de vérifier si la zone chaude reste encore en place. Elles pourront aussi préciser son lien avec les mouvements internes et les pertes de matière de Bételgeuse, deux phénomènes importants durant les dernières étapes de la vie de cette étoile.