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Tout sur Betelgeuse. A quelle distance est-ce? – La startup

Tout sur Betelgeuse. A quelle distance est-ce? - La startup


Kconnaître l'exact distance d'une étoile est essentielle pour dériver d'autres paramètres importants, tels que diamètre et magnitude absolue. Cependant, la détermination précise des distances stellaires est loin d'être facile, en particulier lorsqu'il s'agit d'une supergéante comme Bételgeuse, une étoile qui a un diamètre angulaire beaucoup plus grand que l'angle de parallaxe mesurable depuis la Terre et qui varie continuellement en luminosité et en taille.

Il arrive donc que l'incertitude dans la connaissance de la distance affecte tous les paramètres qui en dépendent, à commencer par le diamètre stellaire. Il existe de nombreuses preuves de cette incertitude dans de nombreuses sources généralistes qui fournissent des informations résumées sur Betelgeuse. En voici un petit catalogue.

La couverture de Philip’s Astronomy Encyclopedia

Selon Philip’s Astronomy Encyclopedia, Betelgeuse est 427 années-lumière loin et mesure environ 500 fois le diamètre du Soleil (c'est-à-dire juste sous 700 millions kilomètres).

Selon le guide Naviguer dans le ciel nocturne par Guilherme de Almeida (2005), Betelgeuse est plus petite et plus proche. C'est seulement 350 années-lumière de la Terre et a un diamètre "juste" 300 fois plus grand que celui du Soleil, c'est-à-dire 417 millions kilomètres.

Pour Microsoft Encarta encyclopédie, en effet pas un texte académique, Bételgeuse est encore plus proche - 300 années-lumière - et son diamètre varie entre 419 et 580 millions kilomètres.

le Encyclopaedia Britannica, du haut de son prestige, déclare au contraire que la distance de Bételgeuse est plus du double, environ 640 années-lumière de la Terre, et son diamètre correspond à environ 950 fois celui du Soleil: quelque chose comme 1,32 milliard kilomètres.

Dans Une introduction au soleil et aux étoiles (2004) par Simon F. Green et Mark H. Jones, nous pouvons lire à la page 100 que Betelgeuse «est près d'un millier de fois plus grand que le Soleil et 20 fois plus massif». Sa distance de la Terre est estimée à 131 parsecs, environ 427 années-lumière.

Enfin, du Les cent plus grandes étoiles (2002) par James B. Kaler, un astronome qui s'intéresse particulièrement aux étoiles les plus grandes et les plus brillantes, nous apprenons que Betelgeuse est 430 années-lumière de la Terre et 800 fois plus grand que le Soleil.

Cette rafle de chiffres ne fait que renforcer la curiosité initiale. À quelle distance se trouve Betelgeuse? Voyons ce que la science nous dit.

En août 1989, une fusée Ariane 4 transportait le Hipparcos satellite de l'Agence spatiale européenne (ESA) en orbite. Au cours d'une mission de quatre ans, Hipparcos a réalisé l'ensemble d'observations astrométriques le plus précis jamais réalisé jusqu'à ce moment. Il a mesuré avec un angle de parallaxe de haute précision et un mouvement correct de presque 120 000 étoiles, opérant en dehors de l'atmosphère terrestre et, par conséquent, exempt des distorsions qu'il produit sur la lumière des étoiles. En 1997, les résultats scientifiques de la mission ont finalement été publiés. On savait alors que l'angle de parallaxe de Betelgeuse [1] mesuré par le satellite était égal à 7.63 mas (millièmes d'arc seconde). Une distance de 131 parsecs correspond à cet angle, c'est-à-dire 427 années-lumière (la valeur rapportée par certaines des sources mentionnées ci-dessus).

Cependant, en supposant que cette mesure de l'angle de parallaxe est correcte, nous devons également considérer la marge d'erreur rapportée dans le catalogue Hipparcos, égale à ± 1,64 mas [2]. En faisant les calculs, nous concluons que Betelgeuse pourrait être à n'importe quelle distance entre 108 et 167 parsecs, c'est-à-dire entre 352 et 544 années-lumière. Une différence pas tout à fait négligeable.

Betelgeuse dans une image tirée du Digitized Sky Survey 2

Dix ans plus tard, en 2007, Floor van Leeuwen, un astronome néerlandais, a publié une deuxième version du catalogue Hipparcos, dans laquelle, en utilisant une méthode différente de traitement des données brutes fournies par le satellite, des mesures d'angles de parallaxe ont finalement été obtenues jusqu'à quatre fois plus précis que ceux contenus dans le premier catalogue. L'angle de parallaxe de Betelgeuse était désormais plus petit - 6,55 mas - et la marge d'erreur était également plus petite: ± 0,83 mas. La nouvelle estimation de la distance obtenue à la suite de cette révision amène Bételgeuse à 153 parsecs de la Terre (498 années-lumière). Mais, si l'on tient compte, comme il se doit, même de la marge d'erreur, on obtient que Betelgeuse pourrait être à n'importe quelle distance entre 135 et 175 parsecs, c'est-à-dire entre 442 et 570 années-lumière.

Il semblait à ce stade qu'Hipparcos avait mis fin à la question de longue date de la distance de Bételgeuse. Cependant, une nouvelle estimation est apparue dans une étude publiée dans The Astronomical Journal en avril 2008 - environ deux cents années-lumière de plus que la valeur mesurée par Hipparcos. La nouvelle recherche a combiné les données fournies par le satellite de l’ESA avec celles obtenues par ondes radio grâce à une série de mesures effectuées à différentes époques avec le Very Large Array (VLA) de l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO). Les conclusions de Harper, Brown et Guinan, les trois auteurs de l'étude, étaient les suivantes:

Les positions de Betelgeuse à partir d'observations VLA multi-longueurs d'onde à haute résolution spatiale ont conduit à une réduction de la parallaxe et à une augmentation de la distance par rapport à celle mesurée par Hipparcos. […] En combinant le Hipparcos et les données de position VLA, les différents types d'erreurs systématiques peuvent donner un résultat plus robuste. Dans un sens, la distance dérivée de 200 pc est un équilibre entre les 131 pc Hipparcos la distance et la radio qui tend vers 250 pc. De nouvelles positions radio futures devraient conduire à une solution astrométrique améliorée.

Le chiffre final donné par les trois pour la distance de Betelgeuse était de 197 ± 45 parsecs, soit 642 années-lumière avec une marge d'erreur de ± 147 années-lumière. Sur la base de cette estimation, la supergéante rouge pourrait se situer entre 495 à 789 années-lumière loin de la Terre.

Le dernier épisode, du moins pour l'instant, de l'histoire de la distance de Bételgeuse remonte à deux ans et demi. En juin 2017, une nouvelle étude a été publiée au Journal astronomique, dans lequel les données Hipparcos et VLA ont été combinées avec des mesures radio récentes de la position de Betelgeuse obtenues avec les interféromètres e-MERLIN et ALMA. La nouvelle valeur apportée par Harper et les six autres auteurs de l'étude est 222 parsecs, avec une marge d'erreur de +48 et −34 parsecs. En convertissant en années-lumière, une distance de 724 années-lumière est obtenu, avec un minimum de 613 et un maximum de 880 années-lumière.

En conclusion, l’estimation de la distance de Bételgeuse n'a cessé de augmenté au cours des vingt dernières années. L'angle de parallaxe mesuré par Hipparcos a été surestimé en raison des difficultés connues associées à la mesure d'un si petit angle dans une étoile si brillante, si variable et avec un si grand diamètre angulaire. Le recalcul de distance dérivé des observations faites avec les interféromètres VLA, e-MERLIN et ALMA nous dit, en substance, que Betelgeuse est même plus grande et plus brillant que ce qui avait été calculé sur la base des estimations de distance précédentes.

En tout état de cause, la détermination de la distance de Bételgeuse reste quelque peu inexacte. Un saut qualitatif dans la mesure de l'angle de parallaxe de cette étoile aurait pu être réalisé grâce aux données très précises fournies par le nouveau satellite astrométrique de l'ESA, Gaia, qui mesure la position, le mouvement correct et la distance de plus d'un milliard d'étoiles de la Voie lactée depuis 2013. Cependant, il semble que Betelgeuse soit trop brillante pour les instruments délicats de Gaia. Dans la deuxième version du catalogue produit par le satellite, publiée en avril 2018, l'entrée de Betelgeuse est malheureusement vide. Il faudra attendre les prochaines sorties du catalogue Gaia pour voir si le satellite est parvenu à fournir, malgré tout, une estimation de l'angle de parallaxe de Bételgeuse. En attendant, nous devons nous résigner à un approximatif connaissance de la distance de la supergéante rouge à Orion.

Bételgeuse dans une image infrarouge acquise par le télescope spatial WISE. L'étoile émet un flux de rayonnement plus important dans l'infrarouge que dans la lumière visible
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