Une nouvelle vue de l’étoile du Nord révèle une surface tachetée

Des chercheurs utilisant le réseau d’astronomie à haute résolution angulaire (CHARA) de l’université d’État de Géorgie ont identifié de nouveaux détails sur la taille et l’apparence de l’étoile polaire, également connue sous le nom de Polaris. La nouvelle recherche est publiée dans Le Journal d’Astrophysique.

Le pôle Nord de la Terre pointe vers une direction dans l’espace marquée par l’étoile Polaire. Polaris est à la fois une aide à la navigation et une étoile remarquable à part entière. C’est le membre le plus brillant d’un système d’étoiles triples et une étoile variable pulsatoire. Polaris devient plus brillante et plus faible périodiquement à mesure que le diamètre de l’étoile augmente et diminue sur un cycle de quatre jours.

Polaris est une sorte d’étoile connue sous le nom de Céphéide variable. Les astronomes utilisent ces étoiles comme des « bougies standard » car leur véritable luminosité dépend de leur période de pulsation : les étoiles plus brillantes pulsent plus lentement que les étoiles plus faibles. La luminosité d’une étoile dans le ciel dépend de sa véritable luminosité et de sa distance à l’étoile. Comme nous connaissons la véritable luminosité d’une Céphéide en fonction de sa période de pulsation, les astronomes peuvent les utiliser pour mesurer les distances par rapport à leurs galaxies hôtes et pour déduire le taux d’expansion de l’univers.

Une équipe d’astronomes dirigée par Nancy Evans au Centre d’astrophysique de Harvard et Smithsonian a observé Polaris à l’aide du réseau interférométrique optique CHARA de six télescopes au mont Wilson, en Californie. L’objectif de l’étude était de cartographier l’orbite du compagnon proche et faible qui orbite autour de Polaris tous les 30 ans.

« La faible séparation et le grand contraste de luminosité entre les deux étoiles rendent extrêmement difficile la résolution du système binaire lors de leur approche la plus proche », a déclaré Evans.

Le réseau CHARA combine la lumière de six télescopes répartis au sommet de la montagne de l’observatoire historique du mont Wilson. En combinant la lumière, le réseau CHARA a agi comme un télescope de 330 mètres pour détecter la faible compagne alors qu’elle passait près de Polaris. Les observations de Polaris ont été enregistrées à l’aide de la caméra MIRC-X construite par des astronomes de l’Université du Michigan et de l’Université d’Exeter au Royaume-Uni. La caméra MIRC-X a la capacité remarquable de capturer les détails des surfaces stellaires.

L’équipe a suivi avec succès l’orbite de la compagne proche et a mesuré les changements de taille de la Céphéide au fur et à mesure de ses pulsations. Le mouvement orbital a montré que Polaris a une masse cinq fois supérieure à celle du Soleil. Les images de Polaris ont montré que son diamètre est 46 fois plus grand que celui du Soleil.

La plus grande surprise a été l’apparition de Polaris sur des images en gros plan. Les observations de CHARA ont fourni le premier aperçu de ce à quoi ressemble la surface d’une variable Céphéide.

« Les images CHARA ont révélé de grandes taches lumineuses et sombres à la surface de Polaris qui ont changé au fil du temps », a déclaré Gail Schaefer, directrice du réseau CHARA. La présence de taches et la rotation de l’étoile pourraient être liées à une variation de 120 jours de la vitesse mesurée.

« Nous prévoyons de continuer à photographier Polaris à l’avenir », a déclaré John Monnier, professeur d’astronomie à l’Université du Michigan. « Nous espérons mieux comprendre le mécanisme qui génère les taches à la surface de Polaris. »

Les nouvelles observations de Polaris ont été réalisées et enregistrées dans le cadre du programme d’accès libre du réseau CHARA, où les astronomes du monde entier peuvent demander du temps via le National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab).