Quand il s'agit de regarder au-delà de notre système solaire, les astronomes sont souvent obligés de théoriser ce qu'ils ne savent pas en fonction de ce qu'ils font. En bref, ils doivent s'appuyer sur ce que nous avons appris en étudiant le Soleil et les planètes de notre propre système solaire afin de faire des suppositions éclairées sur la façon dont les autres systèmes stellaires et leurs corps respectifs se sont formés et ont évolué.
Par exemple, les astronomes ont beaucoup appris de notre Soleil sur la façon dont la convection joue un rôle majeur dans la vie des étoiles. Jusqu'à présent, ils n'ont pas été en mesure de mener des études détaillées de la surface d'autres étoiles en raison de leurs distances et de leurs facteurs d'obscurcissement. Cependant, dans une première historique, une équipe internationale de scientifiques a récemment créé les premières images détaillées de la surface d'une étoile géante rouge située à environ 530 années-lumière.
L'étude a récemment paru dans la revue scientifiqueLa nature sous le titre "Grandes cellules de granulation à la surface de l'étoile géante Π¹ Gruis". L'étude a été dirigée par Claudia Paladini de l'Université libre de Bruxelles et comprenait des membres de l'Observatoire européen austral, de l'Université de Nice Sophia-Antipolis, de la Georgia State University, de l'Université Grenoble Alpes, de l'Université d'Uppsala, de l'Université de Vienne et de l'Université d'Exeter.
Dans le cadre de leur étude, l'équipe a utilisé l'instrument d'imagerie proche infrarouge de précision intégrée (PIONIER) sur le très grand interféromètre à télescope (VLTI) de l'ESO pour observer l'étoile connue sous le nom de Π¹ Gruis. Situé à 530 années-lumière de la Terre dans la constellation de Grus (The Crane), Π1 Gruis est un géant rouge cool. Bien qu'il ait la même masse que notre Soleil, il est 350 fois plus grand et plusieurs milliers de fois plus brillant.
Pendant des décennies, les astronomes ont cherché à en savoir plus sur les propriétés de convection et l'évolution des étoiles en étudiant les géantes rouges. Ce sont ce que deviennent les étoiles de la séquence principale une fois qu'elles ont épuisé leur carburant hydrogène et se dilatent pour devenir des centaines de fois leur diamètre normal. Malheureusement, l'étude des propriétés de convection de la plupart des étoiles supergéantes a été difficile car leurs surfaces sont souvent obscurcies par la poussière.
Après avoir obtenu des données interférométriques sur Π1 Gruis en septembre 2014, l'équipe s'est ensuite appuyée sur un logiciel et des algorithmes de reconstruction d'images pour composer des images de la surface de l'étoile. Celles-ci ont permis à l'équipe de déterminer les modèles de convection de l'étoile en sélectionnant ses «granules», les grandes taches granuleuses sur la surface qui indiquent le sommet d'une cellule convective.
C'était la première fois que de telles images étaient créées et représentaient une percée majeure en ce qui concerne notre compréhension de la façon dont les étoiles vieillissent et évoluent. Comme l'explique le Dr Fabien Baron, professeur adjoint à la Georgia State University et co-auteur de l'étude:
«C'est la première fois que nous avons une telle étoile géante qui est imagée sans ambiguïté avec ce niveau de détails. La raison en est qu'il y a une limite aux détails que nous pouvons voir en fonction de la taille du télescope utilisé pour les observations. Pour cet article, nous avons utilisé un interféromètre. La lumière de plusieurs télescopes est combinée pour dépasser la limite de chaque télescope, atteignant ainsi une résolution équivalente à celle d'un télescope beaucoup plus grand. »
Cette étude est particulièrement importante car Π1 Gruis dans la dernière phase majeure de la vie et ressemble à ce à quoi ressemblera notre Soleil à la fin de sa vie. En d'autres termes, lorsque notre Soleil épuise son carburant hydrogène dans environ cinq milliards d'années, il se développera considérablement pour devenir une étoile géante rouge. À ce stade, il sera suffisamment grand pour englober Mercure, Vénus et peut-être même la Terre.
En conséquence, l'étude de cette étoile donnera aux scientifiques un aperçu de l'activité future, des caractéristiques et de l'apparence de notre Soleil. Par exemple, notre Soleil compte environ deux millions de cellules convectives qui mesurent généralement 2 000 km (1243 mi) de diamètre. Sur la base de leur étude, l'équipe estime que la surface de Π1 Gruis a un motif convectif complexe, avec des granules mesurant environ 1,2 x 10 ^ 8 km (62,137,119 mi) horizontalement ou 27 pour cent du diamètre de l'étoile.
Cela est conforme à ce que les astronomes ont prédit, à savoir que les étoiles géantes et supergéantes ne devraient avoir que quelques grandes cellules convectives en raison de leur faible gravité superficielle. Comme l'a indiqué le baron:
«Ces images sont importantes parce que la taille et le nombre de granules à la surface correspondent très bien aux modèles qui prédisent ce que nous devrions voir. Cela nous indique que nos modèles d'étoiles ne sont pas loin de la réalité. Nous sommes probablement sur la bonne voie pour comprendre ce genre d'étoiles. "
La carte détaillée a également indiqué des différences de température de surface, qui étaient évidentes à partir des différentes couleurs sur la surface de l'étoile. Cela est également cohérent avec ce que nous savons sur les étoiles, où les variations de température sont indicatives des processus qui se déroulent à l'intérieur. À mesure que les températures montent et descendent, les zones plus chaudes et plus fluides deviennent plus lumineuses (apparaissant blanches) tandis que les zones plus froides et plus denses deviennent plus foncées (rouge).
Pour l'avenir, Paladini et son équipe veulent créer des images encore plus détaillées de la surface des étoiles géantes. L'objectif principal est de pouvoir suivre l'évolution de ces granules en continu, plutôt que de simplement obtenir des instantanés de différents points dans le temps.
De ces études et d'autres études similaires, nous ne sommes pas seulement susceptibles d'en apprendre davantage sur la formation et l'évolution de différents types d'étoiles dans notre Univers; nous sommes également sûrs de mieux comprendre à quoi sert notre système solaire.
