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04.06.07 Première cartographie d'Altaïr, une étoile similaire au Soleil
 
L'utilisation de 4 des 6 télescopes de l'observatoire CHARA reliés entre eux par fibres optiques pour former un interféromètre a permis d'obtenir la première carte d'Altaïr, une des étoiles les plus proches située à quelque 15 années-lumière.

Cette étoile similaire au Soleil est tout de même 2 fois plus grosse et 10 fois plus brillante. Si ce n'est pas la première fois que des astronomes dressent une telle carte de la température de surface d'une étoile, des géantes rouges en fin de vie l'ont été à plusieurs reprises, c'est la première fois que l'on réussi tracer une carte pour une étoile à faible combustion d'hydrogène et similaire au Soleil.

Altaïr, une étoile oblongue

Sur l'image reconstituée par ordinateur, Altaïr apparaît comme une sphère largement aplatie aux pôles et 22 % plus large à l'équateur. De ce point de vue, le résultat est conforme aux prédictions des modèles, basées sur des observations antérieures beaucoup moins précises. C'est la rotation très rapide de l'astre (il tourne en moins de 10 heures sur lui-même, contre plus de 25 jours pour le Soleil) qui lui donne cette forme oblongue. A l'équateur, sa vitesse de rotation est d'environ 300 kilomètres par seconde !

Autre observation attendue : toujours à cause de sa vitesse folle, la température de l'étoile est plus basse dans les régions équatoriales qu'aux pôles. Mais les chercheurs ont montré que cette température est même inférieure à ce que l'on attendait.

Les avancées permises par cette observation ont surtout permis de conforter, voire affiner les modèles existants. Elle appelle néanmoins de nouvelles observations.

Notez qu'aucun télescope terrestre ne peut résoudre un objet stellaire avec une telle précision. Ni même les télescopes de 30 mètres en cours de développement. Seule l'interférométrie le permet. Dans ce cas précis, l'utilisation des 4 télescopes de l'observatoire Chara revient à utiliser un télescope virtuel de 265 mètres par 165 mètres, équivalent à 100 fois la taille du Télescope spatial Hubble et permettant une résolution 25 fois plus grande !

Les astronomes prévoient d'utilisation de cette technique d'observation pour tracer des cartes de surface d'exoplanètes, en particulier de Jupiter chauds, des exoplanètes très proches de leur étoiles et au moins aussi massives que Jupiter. On les appelle aussi des Pégasides, du nom de la première planète de ce type découverte autour de 51 Pegasi.

Interférométrie

Voila la définition que donne l'Observatoire de Paris de l'interférométrie.

La finesse des détails d'une image astronomique est caractérisée par la résolution angulaire du système optique utilisé pour l'obtenir. Plus la résolution angulaire est importante et plus l'on voit des structures fines dans l'image. Les deux images ci-contre du centre de notre galaxie en sont l'illustration (images CFH). L'image de ci-dessous a été obtenue avec une bien meilleure résolution que l'image de gauche, elle est moins floue et l'on y voit plus de détails

La résolution maximale des systèmes optiques est proportionnelle à leur taille. Pour un télescope, elle croit linéairement avec la taille du miroir primaire. Les plus grands télescopes permettent d'atteindre des résolutions de50 millisecondes d'angle soit 10 millionièmes de degré.

Cette résolution est insuffisante pour nombre de problématique astrophysique. La plus grosse étoile, Bételgeuse, a une taille comparable à cette limite mais toutes les autres sont bien plus petites. Les régions centrales des galaxies contenant un trou noir ont des extensions de quelques millisecondes d'angle tout au plus.

Pour dépasser cette limite, on peut faire interférer de manière cohérente les faisceaux collectées par plusieurs télescopes sur un même objet astronomique. Cette technique s'appelle l'interférométrie. La résolution n'est alors plus donnée par la taille des télescopes mais par la distance qui les sépare. Ainsi, deux télescopes distants de 100 m conduiront à une résolution équivalente à celle d'un télescope unique de 100 m de diamètre soit 5 millisecondes d'angle.

L'observatoire CHARA du Mont Wilson

Le réseau interférométrique CHARA comprend six télescopes de 1 mètre de diamètre répartis sur le Mont Wilson en Californie, et est opéré par l'Université d'Etat de Géorgie (GSU: Georgia State University). Il permet de simuler un télescope géant de près de 330 mètres, et ainsi de distinguer des détails de seulement 200 microsecondes d'angle, à peine plus gros qu'un ballon de football vu de la lune. La lumière collectée par le réseau CHARA était recombinée par l'instrument FLUOR (Fiber Linked Unit for Optical Recombination), développé par le Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (LESIA) de l'Observatoire de Paris.


  Altaïr (Vue d'artiste)

Vue d'artiste de l'étoile Altaïr telle qu'elle a été cartographiée par l'interféromètre CHARA

Crédits Zina Deretsky / National Science Foundation


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