How big is S Doradus?

S Doradus est une étoile massive et instable du Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite qui orbite autour de la Voie lactée à environ 160 000 années-lumière de la Terre. L'étoile gonfle et se contracte sur des périodes allant de quelques années à quelques décennies. À son maximum, S Doradus mesure environ 530 millions de kilomètres de diamètre, soit environ 380 fois la largeur du Soleil, et c'est la taille que montre l'explorateur. À son minimum, elle mesure environ 140 millions de kilomètres de diamètre.

Taille

S Doradus est le prototype, le premier exemple connu, des variables bleues lumineuses. Ces étoiles rares et très brillantes passent d'un état chaud et compact à un état plus froid et gonflé. En 1995, l'astronome Henny Lamers a modélisé ces changements et a montré que le rayon de l'étoile varie entre 100 et 380 fois celui du Soleil. Quand elle gonfle, sa surface se refroidit d'environ 20 000 à environ 9 000 kelvins (degrés mesurés à partir du zéro absolu).

Ce changement est réel : c'est l'étoile elle-même qui se dilate et se contracte, pas seulement le gaz qui s'en échappe. Sa puissance totale reste à peu près constante, environ un million de fois celle du Soleil. Mais une étoile plus froide rayonne une plus grande part de son énergie sous forme de lumière visible, si bien que S Doradus paraît plus brillante quand elle est grande.

Ces tailles sont calculées à partir de la puissance et de la température de surface de l'étoile, non mesurées directement ; ce sont donc des estimations. Elles correspondent au schéma observé chez d'autres étoiles de ce type. Une étude de 2025 situe ces étoiles entre environ 50 et 150 fois le rayon du Soleil dans l'état chaud, et entre environ 200 et 500 fois dans l'état froid.

Comparaisons de taille

À son maximum, S Doradus est environ 380 fois plus large que le Soleil. À son minimum, elle est environ 100 fois plus large.
Si S Doradus prenait la place du Soleil à sa taille maximale, sa surface dépasserait l'orbite de Mars. À sa taille minimale, elle dépasserait la distance moyenne de Mercure au Soleil, mais sans atteindre Vénus.
Sa largeur varie d'un facteur proche de quatre, si bien que son volume varie d'un facteur d'environ 55.
À son maximum, S Doradus mesure un peu plus de la moitié de la largeur d'Antarès, une supergéante rouge.
Si le Soleil était réduit à la taille d'un ballon de basket, S Doradus grossirait et rétrécirait entre environ 24 mètres et 91 mètres de diamètre. À son maximum, elle mesurerait plus des quatre cinquièmes de la longueur d'un terrain de football américain.

L'étoile qui a donné son nom à une catégorie

L'astronome E. C. Pickering a remarqué le premier, en 1897, que la luminosité de S Doradus variait. Des étoiles semblables ont ensuite été découvertes dans la Voie lactée et dans d'autres galaxies. Cet aller-retour entre état chaud et état froid porte toujours le nom de cycle de S Doradus, et « variables de type S Doradus » fut l'un des noms donnés à ces étoiles. En 1984, l'astronome Peter Conti les a regroupées sous le nom de variables bleues lumineuses.

Les variables bleues lumineuses forment une étape de la vie des étoiles nées avec plus d'environ 30 fois la masse du Soleil, marquée par une perte de masse extrême. Elles se situent près de la limite d'Eddington modifiée, le point où la pression exercée par la lumière de l'étoile sur ses couches externes équilibre presque l'attraction de sa gravité. Une petite perturbation sous la surface peut alors déclencher ce gonflement et cette contraction. Les étoiles de ce type comptent parmi les étoiles bleues les plus brillantes de leur galaxie.