Bulles sur l’étoile géante rouge R Doradus

Betrachtet man unsere Sonne durch ein mit entsprechenden Schutzfiltern versehenes Teleskop, erscheint auf ihrer Oberfläche eine körnige Struktur. Die Körner, die sogenannten Granulen, haben Durchmesser in der Größenordnung tausend Kilometer, sie bilden sich ständig neu und überdauern selten länger als zwanzig Minuten. Es handelt sich gewissermaßen um Blasen heißen Materials, das aus tieferen Schichten aufsteigt, um an der Oberfläche Energie abzugeben. Ein Prozess, den man als Konvektion bezeichnet.

Nun ist es Astronomen um Wouter Vlemmings von der Chalmers University of Technology im schwedischen Göteborg erstmals gelungen, das Phänomen en detail auf der Oberfläche eines anderen Sterns zu beobachten: des roten Riesensterns R Doradus im Sternbild des Schwertfischs am Firmament der Südhemisphäre. Ihre Aufnahmen konnten sie zu einem kurzen Film zusammenstellen. Wie sie dabei feststellten, erscheinen und verschwinden die Konvektionsblasen dort schneller als die Astronomen es bei einem Stern dieser Größe erwartet hatten.

Eigentlich sind andere Sterne als die Sonne zu weit entfernt, um sie selbst mit großen Teleskopen als kleine Scheibchen abzubilden, wie das mit den Planeten unseres Sonnensystems möglich ist. Erst mittels der Technik der Interferometrie wurde es möglich, zunächst die Durchmesser von einigen besonders großen Sternen zu bestimmen – zuerst bei Betelgeuse im Sternbild Orion –, und später Bilder ihrer Umrisse zu machen.

L’instrument que Vlemmings et ses collègues utilisent désormais pour leur Nature publié L’observation utilise l’un des instruments interférométriques les plus modernes : le Large Millimeter/submillimeter Array d’Atacama (Alma) sur la plaine de Llano de Chajnantor, haute de cinq mille mètres, dans les Andes chiliennes, à la limite orientale du désert d’Atacama. Comme son nom l’indique, il n’observe pas la lumière visible, mais le rayonnement radio à ondes très courtes, où l’interférométrie par imagerie est plus facile.

De plus, à 180 années-lumière, l’étoile est relativement proche et surtout très grande. Bien que R Doradus ait une masse similaire à celle de notre Soleil, elle en est aux dernières étapes de son existence en tant qu’étoile régulière. Il est déjà à court de carburant. Le feu nucléaire brûle désormais dans une coque sphérique entourant le noyau, ce qui fait que l’étoile s’étend jusqu’à atteindre plus de cent fois sa taille précédente. La surface désormais beaucoup plus grande est nettement plus froide qu’auparavant ; elle ne brille plus en jaune, mais seulement en rougeâtre. C’est pourquoi ces étoiles sont appelées « géantes rouges ».

En tant que géante rouge, R Doradus est désormais environ 350 fois plus grande que le Soleil. Mais les cellules de convection à sa surface ont désormais une dimension complètement différente – également par rapport au diamètre de l’étoile. Les bulles visualisées avec ALMA font environ 75 fois le diamètre du Soleil, et leur apparition et leur durée de vie respective ne se mesurent plus en minutes mais en semaines.

Cependant, les bulles de convection à la surface de R Doradus ont apparemment une durée de vie plus courte que ne le suggéraient les précédents modèles de physique stellaire. “Nous ne connaissons pas encore la raison de cette différence”, a déclaré le premier auteur Wouter Vlemmings dans un communiqué de presse de l’Observatoire européen austral de l’ESO, impliqué dans ALMA. “Il semble que la convection change avec l’âge de l’étoile d’une manière que nous ne comprenons pas encore.”