C’est entendu, le destin des étoiles dont les masses dépassent les 8 à 10 masses solaires ne deviendront jamais des naines blanches (le destin de notre Soleil), mais exploseront en supernovae SN Ia, laissant comme cadavre une étoile à neutrons et parfois, surtout si elles sont assez massives, un trou noir stellaire.

Située à environ 650 années-lumière de la Terre, dans la constellation d’Orion, Bételgeuse est une de ces étoiles et on sait qu’elle est presque en fin de vie puisqu’elle est clairement dans la phase dite de supergéante rouge, en dehors de la séquence principale sur le diagramme de Hertzsprung-Russell.

Avec une telle proximité au Système solaire, il n’est pas difficile d’en déterminer son volume, de sorte que l’on sait qu’il pourrait contenir plus de 400 millions de Soleils. Plus généralement, Bételgeuse met à portée de main l’étude de la surface et de l’atmosphère d’une étoile autre que le Soleil, donnant des renseignements sur l’évolution des étoiles géantes, leur perte de masse et leur explosion finale en supernovae, selon les termes d’un communiqué de la Nasa.

Ce communiqué fait état d’une nouvelle publication dans la célèbre revue The Astrophysical Journal à propos de cette étoile qui défraie la chronique depuis plusieurs années avec son comportement récent énigmatique, qui faisait que l’on pouvait se demander s’il ne s’agissait pas de signes avant-coureurs d’une explosion en supernova. En se basant sur les observations des autres galaxies et en fonction également des archives astronomiques historiques, on a de bonnes raisons de penser – à partir de l’estimation moyenne par siècle des explosions de supernovae dans la Voie lactée – que l’on devrait en observer une avant le début de la seconde moitié du XXIe siècle.

Bételgeuse, l’étoile mystérieuse par Pierre Cruzalèbes. L’étoile Bételgeuse, bien visible les longues soirées d’hiver dans la constellation d’Orion, défraie la chronique en fin 2019 en montrant une soudaine baisse de luminosité, passant pendant quelques mois de la 8e à la 21e place dans la liste des étoiles les plus brillantes du ciel. En avril 2023, sa luminosité augmente brusquement, lui faisant gagner une place dans cette liste. Pour tenter de comprendre les causes de ces variations soudaines et imprévisibles, les astronomes en ont fait une cible privilégiée de leurs instruments d’observation. L’instrument Matisse, installé au cœur de l’interféromètre VLT de l’Observatoire européen austral au Chili, ne déroge pas à la règle. Je présenterai les résultats de l’étude menée à partir des observations obtenues avant, pendant et après la phase d’assombrissement de fin 2019. Avec la récente augmentation de luminosité, le mystère reste entier. Une conférence donnée aux Rencontres du ciel et de l’espace, en novembre 2024, organisée par l’association française d’astronomie. © Association Française d’Astronomie (AFA)

Bételgeuse, une étoile double !

Selon le communiqué de la Nasa, grâce à des analyses de données obtenues pendant près de huit ans avec des observations du télescope spatial Hubble, mais aussi d’autres instruments comme ceux équipant les télescopes terrestres des observatoires Fred Lawrence Whipple et Roque de Los Muchachos, une équipe d’astronomes menée par des membres du Centre d’astrophysique | Harvard & Smithsonian (CfA), aux États-Unis, aurait enfin résolu l’un des plus grands mystères concernant Bételgeuse : celui des variations étranges et inhabituelles de la luminosité et de l’atmosphère de cette étoile géante.

La clé de ces mystères est double. Il y a d’abord eu la découverte d’une petite étoile compagne nommée Siwarha, fonçant en orbite dans l’atmosphère et le plasma entourant Bételgeuse. Il y a ensuite eu la découverte et la caractérisation d’un nuage de gaz dense, tourbillonnant dans l’atmosphère de Bételgeuse, et causé par le mouvement même de Siwarha.

« C’est un peu comme un bateau qui se déplace sur l’eau. L’étoile compagne crée un effet de vaguelettes dans l’atmosphère de Bételgeuse, que nous pouvons observer directement dans les données. Pour la première fois, nous observons des signes directs de cette traînée de gaz, confirmant que Bételgeuse possède bel et bien une compagne cachée qui influence son apparence et son comportement… L’idée que Bételgeuse possédait un compagnon non détecté gagnait en popularité depuis plusieurs années, mais sans preuve directe, il s’agissait d’une théorie non prouvée. Grâce à cette nouvelle preuve directe, Bételgeuse nous offre une place de choix pour observer l’évolution d’une étoile géante au fil du temps. La détection du sillage de son compagnon nous permet désormais de comprendre comment des étoiles comme celle-ci évoluent, perdent de la matière et finissent par exploser en supernovae », explique Andrea Dupree, astronome au CfA et auteure principale de l’étude, dans le communiqué de la Nasa.


Cette illustration représente Bételgeuse, une supergéante rouge, et une étoile compagne en orbite. Cette dernière, qui tourne dans le sens horaire depuis ce point de vue, génère un dense sillage de gaz qui s’étend vers l’extérieur. Elle est si proche de Bételgeuse qu’elle traverse son atmosphère externe étendue. L’étoile compagne n’est pas à l’échelle ; elle serait minuscule comparée à Bételgeuse, des centaines de fois plus grande. La distance entre l’étoile compagne et Bételgeuse est, quant à elle, à l’échelle par rapport au diamètre de Bételgeuse. © Nasa, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI); Science: Andrea Dupree (CfA)

Le même communiqué rappelle que suite aux étranges variations de luminosité observées vers la fin des années 2010 et le début des années 2020, outre l’hypothèse d’une explosion proche de Bételgeuse, l’occurrence d’un simple changement d’activité dans les cellules de convection géantes de l’étoile ou l’émission de nuages ​​de poussière avait été envisagée. Deux possibles cycles de l’activité de Bételgeuse avaient également été identifiés, un court cycle de 400 jours récemment attribué à des pulsations internes, et un cycle secondaire long, lui, de 2 100 jours. Ce dernier pouvant justement être provoqué par une étoile compagne de faible masse orbitant profondément dans l’atmosphère de Bételgeuse.

Les preuves solides de cette dernière hypothèse manquaient donc… jusqu’à maintenant.

Il ne semble plus y avoir d’indication que l’explosion finale en supernova de Bételgeuse est imminente !


Voir les explications ci-dessous. © Nasa, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI); Science: Andrea Dupree (CfA)

Le saviez-vous

Des scientifiques ont utilisé le télescope spatial Hubble de la Nasa pour rechercher des preuves de l’existence d’un sillage généré par une étoile compagne orbitant autour de la supergéante rouge Bételgeuse. Ils ont concentré leurs recherches sur la lumière ultraviolette émise par le fer ionisé (Fe II, un atome de fer ayant perdu un électron).

La lumière émise par des matériaux se déplaçant vers nous est décalée vers les courtes longueurs d’onde, ou décalée vers le bleu. L’équipe a observé une différence notable dans ce décalage vers le bleu, visible par le pic de gauche sur le spectre, selon la position de l’étoile compagne sur son orbite. Plus précisément, le décalage vers le bleu était nettement plus important lorsque l’étoile compagne se trouvait devant Bételgeuse, comparativement à la situation où elle se trouvait derrière.

Ceci démontre que l’atmosphère de la supergéante se déplace vers l’extérieur et absorbe le sillage après le passage de l’étoile compagne, comme on pourrait s’y attendre. Autrement dit, lorsque le compagnon est devant, il n’y a pas de sillage pour absorber l’émission du fer, les astronomes détectent donc un pic important, mais après que le compagnon est passé devant Bételgeuse, le sillage qui le suit absorbe la lumière de l’émission du fer, ce qui conduit à un pic plus court.