Ce n'est pas une boule de feu lisse : c'est la surface d'une étoile en pleine ébullition. Le 24 août 2026, l'observatoire ALMA a publié la cartographie la plus détaillée jamais réalisée de l'atmosphère de Bételgeuse, la supergéante rouge de la constellation d'Orion. Au menu : deux taches brûlantes, un contour bosselé, et une tache brillante plantée au même endroit depuis au moins sept ans. De quoi mettre au défi les modèles de convection.

Une image, deux taches brûlantes

Bételgeuse est à environ 560 années-lumière de nous, dans la constellation d'Orion. Un seul chiffre pour saisir sa démesure : son rayon vaut environ 800 fois celui du Soleil. Posée à la place de notre étoile, elle avalerait l'orbite de Mars, engloberait toute la ceinture d'astéroïdes et s'arrêterait encore loin avant Jupiter. Cette taille gigantesque a un avantage : vue de la Terre, elle couvre un coin de ciel assez grand pour être photographiée en détail. Un privilège que peu d'étoiles partagent avec elle.

En août 2023, ALMA l'a photographiée avec sa configuration la plus déployée : des antennes espacées jusqu'à 16 km dans le désert d'Atacama, au Chili. La résolution atteinte, 7 milliarcsecondes, revient à départager des détails de la taille de l'orbite de la Terre autour du Soleil, sur une étoile à 560 années-lumière. Aucun autre instrument ne fait mieux sur une étoile de ce type.

Le disque aperçu par ALMA affiche une température moyenne de 2 300 K, soit environ 2 000 °C. Deux régions y brûlent nettement plus fort : l'une au nord-est, l'autre au sud-ouest du disque. La plus brillante dépasse la moyenne de 800 K, un tiers de plus. À cette échelle, on ne parle plus d'imperfections : c'est la signature d'une libération d'énergie colossale.

Comment photographier une surface à 560 années-lumière

Trois précisions utiles avant d'aller plus loin.

Premièrement, ALMA ne voit pas la lumière visible. Ses antennes captent des ondes millimétriques, entre la radio et l'infrarouge. Sur une étoile, ces ondes s'échappent d'une couche de gaz située un peu au-dessus de la surface que voient nos yeux : les chercheurs l'appellent la « photosphère millimétrique ». Pour Bételgeuse, elle se trouve de 15 à 20 % au-dessus du rayon visible.

Deuxièmement, cette couche est étonnamment fraîche. La surface effective de l'étoile avoisine les 3 650 K. Vers 1,2 rayon stellaire, le gaz traverse un creux de température, autour de 2 300 K, avant de se réchauffer plus haut. Ce creux est le royaume des molécules : monoxyde de silicium, monoxyde de carbone. ALMA les a cartographiées et les trouve grumeleuses, bien plus inégales que le disque lui-même.

Troisièmement, la netteté vient de l'interférométrie : au lieu d'un seul grand miroir, on combine les signaux de dizaines d'antennes pour simuler un instrument géant. Le résultat se comporte comme une antenne unique de 16 km de diamètre. C'est cette astuce qui rend le détail visible sur une étoile.

Sept ans d'écart, la même tache

Voici le chiffre qui a fait tiquer l'équipe : sept ans, au minimum. ALMA avait déjà photographié Bételgeuse en novembre 2015, dans une configuration comparable. En plaçant les deux campagnes côte à côte, la tache brillante du nord-est réapparaît presque au même endroit, avec une intensité similaire. Entre les deux dates : 7,3 ans.

Or les modèles de convection prédisent des structures qui vivent de quelques mois à quelques années. La tache de Bételgeuse a survécu au moins sept ans, sans bouger ni faiblir. Elle a peut-être duré bien plus : des zones brillantes aux mêmes endroits apparaissent déjà dans les images infrarouges de 2009, et Hubble avait repéré une zone brillante en ultraviolet dès 1996. Si tout cela trace les mêmes régions, la longévité grimpe vers vingt ans.

Trois images ALMA de Bételgeuse côte à côte : 2015, 2023 et la différence entre les deux, avec la tache brillante du nord-est présente sur les deux premières.
Bételgeuse en 2015, en 2023, et la différence entre les deux : la tache brillante du nord-est tient toujours, les contours, eux, ont bougé. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Dent et al.

La convection raconte cette histoire. Imaginez une casserole d'eau qui bout : l'eau chaude du fond monte, refroidit en surface, retombe. Dans le Soleil, des millions de petites cellules brassent la surface. Dans une supergéante comme Bételgeuse, la taille immense et la gravité faible inversent la recette : 3 à 5 cellules géantes suffisent à couvrir tout le disque. Le gaz qui arrive à la surface produit des ondes de choc dans l'atmosphère, et ces ondes allument les taches qu'ALMA photographie. La plus brillante concentre à elle seule environ 1 % de la lumière de l'étoile à ces longueurs d'onde.

Une étoile difforme, brassée par des bulles géantes

Le contour du disque n'est pas rond. ALMA mesure des écarts de rayon allant jusqu'à 6 %, comme des vaguelettes figées sur la silhouette. Ces déformations se concentrent dans un secteur au sud-est de l'étoile, et elles ont changé entre 2015 et 2023. Contrairement à la tache brillante, elles vivent vite.

Autour de l'étoile, une émission plus faible s'étend au-delà de deux rayons stellaires. Le gaz moléculaire, lui, se montre encore plus inégal : des amas contrastés jusqu'à 10 pour 1 entre le côté nord-est et le côté sud-ouest. Une partie de ce gaz s'est réorganisée depuis 2015, signe que l'atmosphère ne cesse de se retourner.

Carte de contours ALMA de Bételgeuse en ondes millimétriques, avec un cercle pointillé marquant le diamètre stellaire et des pics d'émission au nord-est et au sud-ouest.
Carte de contours de la surface de Bételgeuse à 0,6 mm : le cercle pointillé marque le diamètre stellaire, les pics d'émission dépassent du nord-est et du sud-ouest. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Dent et al.

Les pôles, le compagnon et une coïncidence intrigante

Les deux taches chaudes s'alignent sur un axe qui pointe à 51° sur le ciel. Or l'orbite du compagnon de Bételgeuse, confirmé en 2026 par des observations au Very Large Telescope, suivrait un axe proche de 60°. Les deux axes se croisent presque, et les taches se projettent près des pôles proposés de l'étoile. L'hypothèse de l'équipe : une convection polaire plus active et plus stable que le reste de la surface.

Rien ne prouve encore que le compagnon, qui orbite à 2,3 rayons stellaires, sculpte ces taches. Mais la coïncidence d'orientation suffit à garder les antennes braquées. En jeu aussi : la mémoire du Grand Assombrissement de 2020, cet épisode où Bételgeuse a pâli pendant des semaines. Le secteur sud-ouest, affaibli dans les données de 2023, pourrait en conserver la trace.

Image ALMA de l'atmosphère étendue de Bételgeuse, avec une émission faible qui dépasse largement le disque stellaire délimité par un cercle pointillé.
L'atmosphère étendue de Bételgeuse en ondes millimétriques : l'émission faible dépasse largement le disque stellaire, jusqu'à plus de deux rayons stellaires. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Dent et al.

Ce que cela change pour nous qui suivons ça

Bételgeuse finira en supernova, un événement assez brillant pour être visible en plein jour depuis la Terre. Comprendre sa convection, c'est comprendre comment ces géantes perdent leur masse avant l'explosion, et ce qui façonne leur dernier acte. « Son destin final de supernova rend fascinant le fait de savoir à quoi elle ressemble aujourd'hui », résume Bill Dent, astronome à l'ESO et premier auteur de l'étude.

Ces images livrent aussi une leçon de méthode : deux campagnes espacées de sept ans ont suffi à bousculer une attente théorique. Les prochains passages d'ALMA diront si la tache du nord-est tient toujours son poste.

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