La taille des étoiles

Sirius B est une étoile entière, pourtant un peu plus petite que la Terre ; Bételgeuse est environ 700 fois plus large que le Soleil.

De la taille de la Terre à celle d'une orbite

Commence tout à gauche du modèle. La boule bleu pâle est Sirius B, compagne de l'étoile la plus brillante de notre ciel. L'ESA lui donne un diamètre de 12 000 km, un peu moins que les 12 742 km terrestres, mais elle contient 98 % de la masse solaire. C'est une naine blanche, le cœur résiduel d'une étoile ayant épuisé son combustible. À côté, la Terre est légèrement plus grande. Viennent ensuite Jupiter et la naine rouge Proxima du Centaure, large d'environ un septième du Soleil et de 1.5 fois Jupiter.

En poursuivant, tu trouves le Soleil, puis Alpha du Centaure A, étoile semblable au Soleil située à 4.37 années-lumière, et Sirius A. L'ESA donne à cette dernière un diamètre de 2.4 millions de km, environ 1.7 fois celui du Soleil. Véga est encore un peu plus grande. Toutes appartiennent à la séquence principale et fusionnent l'hydrogène dans leur cœur. Sur cette séquence, la taille n'augmente que lentement avec la masse. Le grand saut concerne les étoiles qui en sont sorties : Arcturus mesure environ 25 diamètres solaires, Aldébaran environ 45, et Rigel, supergéante bleue, environ 79.

Bételgeuse à la place du Soleil

Les supergéantes rouges Antarès et Bételgeuse sont tout à droite. L'équipe Marshall de la NASA estime le rayon de Bételgeuse à environ 724 rayons solaires. Le calcul 724 × 695 700 km donne environ 504 millions de km, soit 3.37 unités astronomiques (1 UA est la distance Terre-Soleil, 149.6 millions de km, soit 215 rayons solaires). Active « Orbites planétaires » dans le modèle. Bételgeuse engloutit les orbites de Mercure, Vénus, la Terre et Mars à 1.52 UA. Sa surface dépasse la ceinture principale d'astéroïdes, mais l'orbite de Jupiter, à 5.2 UA, reste à l'extérieur.

Certaines pages de la NASA indiquent que Bételgeuse « dépasserait l'orbite de Jupiter ». Il faudrait alors un rayon d'environ 1120 Soleils. D'anciennes mesures donnaient de telles valeurs, et certaines le font encore, car deux paramètres restent difficiles à établir. D'abord la distance : les pages de la NASA indiquent environ 548 ou environ 700 années-lumière. La taille se calcule en multipliant le diamètre apparent par la distance : une variation de distance de 30 % donne donc une variation de rayon de 30 %. Ensuite le bord : les couches externes d'une supergéante deviennent progressivement plus ténues et changent d'aspect selon la longueur d'onde. Toute valeur unique de sa taille reste donc une estimation avec une grande marge d'incertitude.

Diamètre, volume et masse volumique

Le volume augmente avec le cube du rayon. Une étoile 724 fois plus large que le Soleil a un volume 724³ fois plus grand, soit environ 380 millions de fois. Mais la NASA estime la masse de Bételgeuse à seulement environ 15 Soleils. Sa masse volumique moyenne est donc extrêmement faible : 15 masses solaires réparties dans ce volume donnent environ 0.00006 kg par mètre cube, à peu près 20 000 fois moins que l'air autour de toi. Les naines blanches sont à l'opposé. Sirius B concentre presque une masse solaire dans une boule de la taille de la Terre, soit environ 2 milliards de kg par mètre cube en moyenne. Selon l'image de la NASA, une cuillère à café de matière de naine blanche pèserait plus lourd qu'un pick-up.