Enfin un modèle réaliste pour Altaïr, une étoile à la rotation extrême !

Altaïr, étoile brillante du ciel d’été, est connue pour sa rotation très rapide. L’effet centrifuge est tel que son rayon polaire est 20% plus petit que son rayon équatorial. Cet important écart à la sphère a rendu la modélisation d’Altaïr impossible par les approches classiques en physique stellaire. Pour la première fois, sa modélisation à deux dimensions a pu être réalisée, en incorporant les observations les plus en pointes. Elle révèle qu’Altaïr est une étoile bien plus jeune que prévu par des estimations antérieures.

Altaïr (α Aquilae / α Aql) est l’étoile la plus brillante de la constellation de l’Aigle. Située à environ 17 années-lumière de la Terre, elle est aussi l’une des étoiles les plus proches visibles à l’œil nu. © NASA/JPL/Caltech/Steve Golden

Située à 17 années-lumière de la Terre, Altaïr est dans notre toute proche banlieue. Etoile de première grandeur dans la constellation de l’aigle, elle a attiré l’attention des astronomes par sa vitesse de rotation extrême, plus de cent fois supérieure celle du soleil. Une telle rotation engendre un aplatissement centrifuge notable et cette étoile a donc été la cible privilégiée des interféromètres travaillant dans le proche infrarouge depuis la première estimation de son aplatissement par G. van Belle en 2001. L’amélioration successive des techniques interférométriques a permis ensuite d’aboutir à une très bonne image de la surface d’Altaïr.

L’observation d’Altaïr a donc fait durant les deux dernières décennies d’immenses progrès, qui contrastent toutefois avec la faiblesse des modèles la décrivant. On peut cependant comprendre pourquoi : les modèles couramment utilisés pour décrire les étoiles sont à symétrie sphérique et peinent à tenir compte d’un aplatissement centrifuge important. Le progrès décisif accompli par une équipe de chercheurs issus du Laboratoire Lagrange (CNRS / Univ. Côte d’Azur / Obs. de la Côte d’Azur), du Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (LESIA, Obs. de Paris-PSL / CNRS / Sorbonne Univ. / Univ. Paris Diderot) et de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP, Univ. de Toulouse / CNRS / IRAP) a été d’utiliser deux dimensions d’espace pour modéliser Altaïr.

Ce modèle a été calculé par le code ESTER développe à l’IRAP, code qui incorpore tous les effets d’une rotation rapide. Les données des instruments interférométriques PIONIER et GRAVITY du VLTI-ESO associées à des données spectroscopiques et sismologiques plus anciennes ont alors permis d’aboutir à un modèle de concordance qui satisfait toutes les contraintes observationnelles connues. Grâce au modèle, nous évaluons maintenant la masse d’Altaïr à 1,86 fois celle du Soleil et donnons une nouvelle estimation de son âge, qui passe de un milliard d’années selon les modèles sphériques à environ 100 millions d’années !

Cette nouvelle jeunesse d’Altaïr aura des conséquences sur notre connaissance de la formation des étoiles au voisinage du Soleil. Plus largement, cette modélisation réussie ouvre la porte à une compréhension plus fine des étoiles massives réputées être les fabricantes des métaux de l’Univers.

Vue de synthèse du modèle d’Altaïr. L’intérieur montre sa vitesse de rotation interne avec un cœur (en rouge) qui tourne environ 50% plus vite que son enveloppe (en vert). La surface en différents tons de bleus illustre la variation de température, donc de brillance entre le pôle et l’équateur telle qu’observée avec les interféromètres. Le soleil est représenté à côté à la même échelle.

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