How big is Mu Cephei?

Mu Cephei, aussi appelée l'étoile Grenat d'Herschel, est une supergéante rouge dans la constellation de Céphée. Une étude de 2019 a estimé qu'elle mesure environ 1,4 milliard de kilomètres de diamètre, soit environ 970 fois la largeur du Soleil. C'est la largeur de la surface visible de l'étoile. Elle est incertaine d'environ un quart dans un sens comme dans l'autre, principalement parce que la distance de l'étoile est mal connue.

Taille

Une étoile n'a pas de surface solide, donc sa largeur se mesure sur sa photosphère, la couche lumineuse qui émet la majeure partie de sa lumière. Dans une étude de 2005, des astronomes ont mesuré la largeur apparente de Mu Cephei depuis la Terre par interférométrie, une technique qui combine la lumière de plusieurs télescopes. En lumière infrarouge, sa photosphère s'étend sur 14,1 millièmes de seconde d'arc, une seconde d'arc valant 1/3 600 de degré. Autour d'elle se trouve une couche de molécules de gaz environ un tiers plus large.

Pour convertir cet angle en largeur, il faut connaître la distance de l'étoile. Les estimations publiées vont d'environ 1 300 à 5 900 années-lumière ; une année-lumière, la distance que parcourt la lumière en un an, vaut environ 9,46 billions de kilomètres. La mesure du télescope spatial Gaia était trop incertaine pour trancher la question.

En 2019, une équipe a établi une distance d'environ 2 100 années-lumière en comparant Mu Cephei à Bételgeuse, une étoile semblable dont la distance venait d'être mesurée à nouveau. À cette distance, le rayon de l'étoile est de 972 fois celui du Soleil, à 228 près, ce qui donne un diamètre de 1,0 à 1,7 milliard de kilomètres. Une étude de 2005, qui plaçait l'étoile plus loin, a trouvé un rayon de 1 420 fois celui du Soleil, ce qui en ferait une étoile d'environ 2 milliards de kilomètres de diamètre.

Comparaisons de taille

Mu Cephei est environ 970 fois plus large que le Soleil, qui mesure environ 1,39 million de kilomètres de diamètre.
Si elle prenait la place du Soleil, sa surface s'étendrait jusqu'à environ 4,5 unités astronomiques, au-delà de l'orbite de Mars et presque jusqu'à l'orbite de Jupiter. Une unité astronomique est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, environ 150 millions de kilomètres.
Elle est environ un quart plus large que Bételgeuse, une autre supergéante rouge du même type, et environ deux tiers aussi large que VY Canis Majoris, l'une des plus grandes supergéantes rouges connues de la Voie lactée en 2024.
Depuis la Terre, Mu Cephei paraît aussi large qu'un cheveu, épais d'environ 0,1 millimètre, tenu à environ 1,5 kilomètre de distance.
Si le Soleil était réduit à la taille d'un ballon de basket, Mu Cephei serait une boule d'environ 230 mètres de diamètre, à peu près aussi longue que deux terrains de football américain.

L'Étoile Grenat

Mu Cephei est parfois appelée Erakis, mais on la connaît depuis longtemps sous le nom d'étoile Grenat d'Herschel, un nom qui convient bien à sa couleur rouge profond. L'étoile paraît rouge en partie parce qu'elle est bien plus froide que le Soleil. La poussière présente entre l'étoile et la Terre rougit encore sa lumière. Au télescope, elle apparaît près du bord d'IC 1396, un nuage de gaz lumineux.

La luminosité de Mu Cephei varie aussi, selon un cycle approximatif d'environ deux ans. Le General Catalogue of Variable Stars la cite comme exemple de supergéante rouge variant de cette manière partiellement régulière.

Une étoile qui perd de la masse

Comme d'autres supergéantes rouges, Mu Cephei perd lentement ses couches externes dans l'espace. En 2019, des astronomes ont cartographié le gaz de monoxyde de carbone qui l'entoure à l'aide des radiotélescopes NOEMA. Le gaz s'est révélé grumeleux plutôt qu'uniforme. Ensemble, ces grumeaux et le reste du vent de l'étoile, le gaz qu'elle rejette dans l'espace, emportent chaque année environ 2,5 millionièmes de la masse du Soleil, soit à peu près quatre cinquièmes de la masse de la Terre.

Une étude de 2023 a suivi du gaz chaud s'élevant de la surface de l'étoile en panaches, sous l'effet de la convection, ce brassage où le gaz chaud monte et le gaz plus froid descend. Le gaz atteignait des hauteurs d'au moins un dixième du rayon de l'étoile au-dessus de sa surface. À partir de là, il peut facilement échapper à la gravité de l'étoile. Mu Cephei devrait terminer sa vie en supernova, l'explosion d'une étoile massive.