Publié le 03 janvier 2026 à 20h01. Une étude inédite, menée grâce aux radiotélescopes ALMA et aux observations optiques du VLT, révèle la complexité de l’atmosphère d’une étoile mourante, W Hydrae, offrant un aperçu fascinant du destin qui attend notre Soleil.
- Les astronomes ont cartographié l’atmosphère de W Hydrae en observant simultanément 57 raies spectrales moléculaires, révélant une structure chimique et physique extrêmement complexe.
- L’étude a permis d’identifier des mouvements de gaz sortant et entrant dans l’atmosphère de l’étoile, suggérant un processus dynamique de perte de masse.
- W Hydrae, une géante rouge située à 320 années-lumière de la Terre, sert de laboratoire naturel pour comprendre l’évolution stellaire et le futur de notre Soleil.
Pour la première fois, les scientifiques ont pu observer avec une telle précision l’atmosphère d’une étoile en fin de vie, autre que notre Soleil. L’objet d’étude, baptisé W Hydrae (W Hya), est une géante rouge située à 320 années-lumière de nous et se trouve dans un stade avancé de son évolution.
Cette avancée est le fruit d’une collaboration entre les images du radiotélescope ALMA et les observations optiques du VLT (ESO), qui ont mis en évidence un paysage turbulent et chimiquement diversifié. L’étude, menée par Keiichi Ohnaka, chercheur à l’Institut d’Astrophysique de l’Université Andrés Bello (UNAB), a permis de dresser un portrait inédit de cette étoile mourante.
57 « visages » d’une même étoile
Le chiffre clé de cette découverte est 57. En analysant simultanément 57 raies spectrales moléculaires, les astronomes ont obtenu 57 « vues » différentes de la même étoile. Chaque molécule agit comme un filtre, mettant en évidence une couche spécifique de l’atmosphère en fonction de la température, de la densité et des collisions qui y règnent.
Le résultat est une véritable tomographie chimique, où l’étoile semble changer d’expression selon les espèces observées. Cette approche permet de sonder les différentes couches de l’atmosphère stellaire avec une précision sans précédent.
W Hydrae a été choisie comme cible privilégiée en raison de sa proximité et de sa luminosité en radio et en infrarouge, ce qui en fait l’une des géantes rouges les plus proches et les plus brillantes. Les observations ont exploré des fréquences entre 250 et 268 GHz, permettant d’établir un inventaire chimique exceptionnel, publié dans la revue Astronomie & Astrophysique.
La résolution exceptionnelle d’ALMA (de l’ordre de 17 à 20 milliarcsecondes) a permis de résoudre le disque stellaire et d’étudier le gaz très près de la « surface » de l’étoile, là où elle commence à perdre de la masse.
Comprendre la physique de notre système solaire
À cette échelle, des arcs et des colonnes apparaissent, témoignant d’un environnement en constante évolution. Dans certaines observations, l’atmosphère s’étend plusieurs fois le diamètre de l’étoile. Si W Hydrae se trouvait au centre de notre système solaire, ses couches externes envelopperaient les orbites de Mercure, Vénus, la Terre et Mars.
La diversité des « visages » de W Hydrae offre également des indices précieux pour comprendre la physique de notre propre système solaire. Certaines observations révèlent des couches presque circulaires, tandis que d’autres mettent en évidence une queue allongée ou des zones asymétriques où le gaz semble comprimé par des ondes de choc.
Des signaux d’absorption apparaissent également contre le disque stellaire, tandis que d’autres se manifestent par une luminosité accrue en surface, signe de couches très chaudes et dynamiques. L’image globale est loin d’être uniforme.
Un résultat particulièrement intéressant est que le vent stellaire n’est pas un simple flux continu. Les données révèlent une combinaison de mouvements : du gaz expulsé à des vitesses allant jusqu’à 10 km/s, mais aussi des matériaux qui retombent vers les couches supérieures, atteignant des vitesses de 13 km/s. Ce mouvement de va-et-vient suggère une atmosphère façonnée par des pulsations, des chocs et la convection, créant des zones alternées de flux sortant et entrant.
Ces dynamiques contribuent à expliquer pourquoi la perte de masse des étoiles AGB (Asymptotic Giant Branch) reste un défi pour les astrophysiciens. L’étoile semble « tenter » d’expulser sa matière, mais une partie retourne vers elle, dans un équilibre instable qui dépend du taux de pulsation et de la formation de la poussière.
Du gaz à la poussière, presque en temps réel
Les observations réalisées par ALMA ont été comparées aux images obtenues par l’instrument SPHÈRE, installé au VLT, seulement neuf jours auparavant. Cet intervalle de temps très court a permis d’associer des régions riches en certaines molécules aux nuages de poussière observés en lumière visible.
Les résultats suggèrent que certaines espèces moléculaires apparaissent précisément là où la poussière est la plus concentrée, ce qui confirme leur rôle dans les premières étapes de la nucléation, lorsque les molécules et les atomes commencent à s’unir pour former des grains.
D’autres molécules semblent se chevaucher uniquement dans certaines zones et pourraient être liées à des réactions déclenchées par des collisions. Le cyanure d’hydrogène (CH3N), par exemple, apparaît très proche de l’étoile, ce qui est cohérent avec une chimie induite par les collisions, mais ne constitue pas un marqueur direct des régions où la poussière est nouvellement formée.
Distinguer ces comportements est essentiel pour calibrer les modèles qui déterminent comment le vent stellaire gagne en force et dans quelles conditions la matière peut s’échapper. En fin de compte, c’est cette matière expulsée qui fertilise le milieu interstellaire avec des éléments et des composés produits à l’intérieur des étoiles.
W Hydrae offre ainsi un aperçu du futur lointain de notre propre étoile. Le Soleil devrait entrer dans une phase similaire dans environ 5 milliards d’années.
