Bételgeuse aurait perdu de sa luminosité à cause d’immenses nuages de poussières ayant bloqué jusqu’à 40 % de sa lumière dans le visible. Ici, le phénomène en vue d’artiste. © MPIA graphics department
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La géante rouge Bételgeuse livre ses secrets

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[EN VIDÉO] Pourquoi l'étoile Bételgeuse change de luminosité ?  Qui est Bételgeuse, étoile d’habitude très brillante dans la constellation d’Orion. Pourquoi sa luminosité n’a de cesse de baisser depuis l’automne 2019 ? Que va-t-il lui arriver ? 

L'affaire durait depuis 2019, pendant quelques mois, la géante rouge Bételgeuse, presque un milliard de fois plus volumineuse que le Soleil, avait vu sa luminosité baisser d'environ 35 %. S'agissait-il d'un signe avant-coureur de son explosion en supernova ? Il ne semble pas car une explication plus prosaïque est aujourd'hui confirmée par des observations d'astronomes ayant utilisé des instruments du VLT de l'ESO.

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Astrophysicienne

L'Humanité connaît de longue date l'étoile Bételgeuse car c'est l'une des étoiles les plus brillantes de la constellation d'Orion. Mais c'est seulement au XXe siècle que l'on a pu connaître sa taille et elle fut même la première étoile dont le diamètre a été déterminé. En 1921, en effet, les astronomes Michelson et Pease utilisèrent la technique de la synthèse d'ouverture, imaginée par Hippolyte Fizeau, pour déterminer le diamètre apparent des étoiles par des méthodes interférométriques. Il devient alors clair que l'on était en présence d'une supergéante rouge presque mille fois plus large par son rayon que le Soleil et, étant donné sa température de surface, environ cent mille fois plus lumineuse.

Les progrès fulgurants, après la Seconde Guerre mondiale, dans la théorie de la structure et de l'évolution stellaire, grâce au développement de l'astrophysique nucléaire, ont fait que Bételgeuse intéresse beaucoup les astrophysiciens car elle est susceptible de nous donner des clés pour comprendre plus précisément comment de telles étoiles, très massives (Bételgeuse contient environ 15-20 masses solaires), terminent leur vie au bout de seulement quelques millions d'années.

En effet, on sait depuis des dizaines d'années qu'il existe une relation entre la masse d'une étoile, sa luminosité et son temps de vie. Plus une étoile est massive, plus la température en son centre est élevée. Il en résulte que certaines réactions de fusion thermonucléaire sont possibles, dégageant les énormes quantités d'énergie nécessaires pour produire une pression de rayonnement capable de s'opposer à celle qui résulte de la propre gravité de l'étoile, en l'occurrence celles du cycle CNO.

Ce faisant, elle consomme son carburant thermonucléaire à un rythme si rapide que son temps de vie se compte en quelques millions d'années plutôt qu'en milliards d'années, comme c'est le cas pour le Soleil. Comme on estime que la géante rouge est née il y a environ 8 millions d'années, on a de bonnes raisons de penser que, dans quelques milliers ou centaines de milliers d'années très probablement, Bételgeuse explosera en supernova. Comme elle n'est située qu'à 600 années-lumière environ (les incertitudes restent grandes quant à sa distance exacte), l'explosion produira sur Terre un spectacle impressionnant, visible en plein jour.

Cette animation combine quatre images réelles de l'étoile supergéante rouge Bételgeuse, la première prise en janvier 2019 et les autres prises en décembre 2019, janvier 2020 et mars 2020, pendant le déclin sans précédent de l'étoile. Toutes les images, qui permettent de visualiser la surface de l'étoile, ont été prises avec l'instrument Sphere du Very Large Telescope de l'Eso. © ESO/M. Montargès et al.,/L. Calçada

Un caprice d'une étoile variable ou un nuage de poussières ?

Bételgeuse est donc très étudiée et, lorsque des observations fin 2019 et début 2020 ont commencé à montrer que l'astre devenait beaucoup moins lumineux, la nouvelle a été très médiatisée tandis que les astrophysiciens étaient devenus songeurs. Fallait-il craindre l'imminence de l'explosion de la géante rouge ? Comment de toute façon expliquer cette baisse de luminosité ?

Futura avait consacré de nombreux articles à cette question dont ceux que l'on peut lire sous celui-ci. L'astrophysicienne Sylvie Vauclair nous y rappelait notamment que la supergéante rouge est une étoile variable et que, pour cette raison, nous n'étions peut-être, et même probablement, que face à un de ses multiples cycles de variations et pas du tout en face des prémices de son explosion.

Sylvie Vauclair avançait une autre explication, moins probable, selon elle : « Bételgeuse, qui émet en permanence de forts vents stellaires, aurait émis une bouffée de gaz et de poussières particulièrement importante, qui la cacherait partiellement avant de s'évaporer complètement ».

Cette hypothèse était aussi envisagée par l'astronome Miguel Montargès, de l'Observatoire de Paris, en France, et de la KU Leuven, en Belgique. Avec son équipe, il avait eu recours aux instruments du VLT implanté au sommet du Cerro Paranal, au Chili, pour étudier Bételgeuse. Dans un communiqué de l’ESO, il expliquait travailler « actuellement sur deux scenarii : l'un repose sur un refroidissement de la surface généré par une activité stellaire exceptionnelle, l'autre sur l'éjection de poussière le long de la ligne de visée. Bien sûr, notre connaissance des supergéantes rouges demeure aujourd'hui encore incomplète. Des études sont en cours, une surprise est donc toujours susceptible de se présenter ».

Des explications très complètes sur les observations concernant Bételgeuse par les astronomes Miguel Montargès et Éric Lagadec en 2020. © Guillaume Doyen

La production de grains présolaires en direct

Miguel Montargès et l'astrophysicienne Emily Cannon, de la KU Leuven, reviennent aujourd'hui sur l'énigme de la baisse de luminosité de Bételgeuse dans un autre communiqué de l’Eso où ils font savoir qu'eux et leurs collègues pensent vraisemblablement avoir résolu l'énigme. La solution complète est exposée dans un article publié dans la célèbre revue Nature, et sans faire durer plus longtemps le suspens, il s'agirait bien de la formation rapide d'un nuage de poussières, à partir d'une bulle de gaz chaud, refroidie et condensée, produite par l'extraordinaire état convectif de Bételgeuse et qui a été éjectée par l'astre peu avant sa baisse de luminosité apparente.

Ce résultat est le produit d'observations faites en continuant à surveiller l'étoile depuis 2019 avec le VLT en mobilisant l'instrument Sphere (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) pour obtenir une image directe de la surface de Bételgeuse, ainsi que les données de l'instrument Gravity du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) afin de surveiller Bételgeuse tout au long de la diminution de sa luminosité ; ces observations se sont poursuivies aussi après avril 2020, période où l'étoile avait retrouvé sa luminosité normale. L'interprétation de ces observations va dans le même sens que celle tirée des données collectées par Hubble et dont Futura faisait état dans le précédent article ci-dessous.

Toujours est-il que « nous avons assisté en direct à la formation de ce que l'on appelle la poussière d'étoile », explique donc Miguel Montargès. Ce n'est pas anodin car, comme le mentionne aussi dans le communiqué de l'Eso, Emily Cannon : « La poussière expulsée des étoiles froides en fin de vie, comme celle dont nous venons d'être témoins, pourrait constituer les briques élémentaires des planètes telluriques et de la vie ».

Lorsque Bételgeuse, une étoile orange vif de la constellation d'Orion, est devenue visiblement plus sombre fin 2019 et début 2020, la communauté astronomique était perplexe. Une équipe d'astronomes a maintenant publié de nouvelles recherches effectuées avec l'interféromètre du Very Large Telescope et du Very Large Telescope de l'ESO qui résolvent le mystère de la gradation de Bételgeuse. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

Il existe une théorie de la formation de grains de poussières par condensation d'éjectas de matière par des étoiles en fin de vie et les observations de Bételgeuse apportent la preuve que la formation de poussière peut se produire très rapidement et à proximité de la surface d'une étoile comme l'indique le communiqué de l'Eso. Mieux ! on retrouve ces grains présolaires à l'intérieur des météorites du Système solaire, ce qui nous a permis de préciser leurs compositions. On y trouve des matériaux réfractaires comme le carbure de silicium, des minéraux silicatés de la famille de l'olivine et du pyroxène et même des diamants !

En conclusion de cette découverte, Miguel Montargès et Emily Cannon avouent qu'ils sont impatients de pouvoir utiliser l'Extremely Large Telescope (ELT) en construction de l'Eso. « Grâce à sa capacité à atteindre des résolutions spatiales inégalées, l'ELT nous permettra d'imager directement Bételgeuse avec des détails remarquables. Il élargira également de manière significative l'échantillon de supergéantes rouges dont nous pouvons étudier la surface par imagerie directe, ce qui nous aidera à percer les mystères qui se cachent derrière les vents de ces étoiles massives », explique Emily Cannon.

Pour en savoir plus sur la saga de Bételgeuse vous pouvez lire le texte en anglais de Miguel Montargès à ce sujet où il rend aussi hommage aux membres de l'équipe derrière le travail publié dans Nature.

Une présentation des recherches sur les grains présolaires par Philipp Heck. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Field Museum

Pour en savoir plus

Bételgeuse : Hubble a résolu le mystère de son assombrissement

Article de Xavier Demeersman publié le 14 août 2020

Que s'est-il vraiment passé sur Bételgeuse, à 725 années-lumière de la Terre ? Des observations menées avec Hubble pendant plusieurs mois semblent avoir éclairci l'affaire. Alors, fin du mystère de l'assombrissement de la célèbre supergéante rouge ? En partie. Car un satellite a relevé une baisse de luminosité précoce qui surprend les astronomes.

Bételgeuse, une étoile très brillante marquant l'épaule droite de la constellation d'Orion, a beaucoup fait parler d'elle ces 10 derniers mois. Tout a commencé en octobre 2019, quand sa luminosité a commencé à diminuer. Jusque-là, cependant, rien qui soit particulièrement intrigant car les astronomes savent depuis le début du XIXe siècle que la supergéante rouge présente des cycles de luminosité variable. Un cycle lié à ses pulsations de quelque 420 jours (l'étoile gonfle et se dégonfle).

En réalité, cela a commencé à devenir mystérieux quand, quatre mois plus tard, la courbe de sa luminosité continuait toujours à descendre, affichant jusqu'à une baisse de deux tiers de son éclat maximum. Ainsi, en l'espace de quelques semaines, la dixième étoile la plus brillante du ciel terrestre, et l'une des plus remarquables des nuits d'hiver, avait-elle perdu 10 places dans ce classement !

Première image directe d'une autre étoile que le Soleil. Bételgeuse photographiée par Hubble. © Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), Nasa, ESA

Bételgeuse, une étoile proche en fin de vie

Pourquoi ? Plusieurs hypothèses ont été avancées. Peut-être s'agissait-il d'une énorme tache à sa surface. L'étoile gigantesque - rappelons au passage que mise au centre du Système solaire, à la place du Soleil, Bételgeuse engloutirait Mercure, Vénus, la Terre, Mars et Jupiter ! - semble en effet maculée par d'énormes taches sombres, bien plus grandes que celles du Soleil (quand il en a), comme l'ont montré les observations de sa surface (Bételgeuse est une des très rares étoiles dont les astronomes peuvent distinguer la surface). La supergéante rouge, bien que beaucoup plus jeune que notre étoile, est déjà arrivée aux derniers stades de sa vie. Pour les astrophysiciens, son explosion en supernova pourrait survenir, bientôt, d'ici 100.000 ans, elle est donc imminente. Aussi, certains se sont-ils demandé si cette fois, la géante n'était pas arrivée au bout de son évolution, aux derniers jours avec son explosion.

D'autres chercheurs ont émis la possibilité que c'était un nuage sombre qui l'a partiellement occultée jusqu'en avril dernier. Une hypothèse renforcée par les observations menées avec le télescope spatial Hubble. Depuis bientôt un an, des chercheurs scrutent régulièrement l'étoile dans l'ultraviolet, afin de suivre justement son évolution et ses changements de comportement.

Cette surprenante image de la surface de l’étoile acquise en décembre 2019 au moyen de l’instrument Sphere qui équipe le VLT, est l’une des toutes premières obtenues dans le cadre d’une campagne d’observations visant à comprendre la raison de l’affadissement de l’étoile. Une rapide comparaison avec l’image acquise au mois de janvier 2019 montre combien l’étoile a vu sa luminosité décroître et sa forme apparente varier. © ESO, M. Montargès et al.

Bételgeuse a expulsé un énorme nuage de matière

C'est ainsi qu'ils ont pu suivre les déplacements d'un « paquet » de matière dense et chaude, entre septembre et novembre 2019, à l'intérieur de l'atmosphère de l'étoile supergéante. Les auteurs de l'étude qui vient de paraître dans The Astrophysical Journal racontent qu'en réalité, ils ont pu voir avec Hubble, cette bouffée de plasma quitter la surface de l'étoile à plus de 320.000 km/h puis traverser l'immense atmosphère. Cette matière s'est ensuite refroidie, formant un épais nuage de poussière sombre cachant environ un quart de l'étoile, vu de la Terre. Les observations depuis le Chili par le VLT ont montré que c'est la partie sud de Bételgeuse qui a été assombrie, recoupant ainsi les données d'Hubble, d'un mouvement convectif dans cet hémisphère.

« [Le paquet de matière] était deux à quatre fois plus brillant que la luminosité normale de l'étoile, explique Andrea Dupree, du Center for Astrophysics (CfA, Harvard & Smithsonian) qui a dirigé la campagne d'observations. Et puis, un mois plus tard, la partie sud de Bételgeuse a commencé à s'obscurcir de façon visible alors que la lumière de l'étoile s'estompait. Nous pensons qu'il est possible qu'un nuage sombre résulte de la matière expulsée détectée par Hubble. Elle ajoute : seul Hubble nous donne cette preuve qui a conduit à l'assombrissement ».

Illustration du plasma expulsé hors de Bételgeuse. Le nuage s'est assombri en refroidissant. Vu de la Terre, à 725 années-lumière, la supergéante rouge a pâli, dans sa partie sud. © Nasa, ESA, E. Wheatley (STScI)

Les chercheurs ont pu établir que ce mouvement vers l'extérieur s'est produit au cours d'une phase d'expansion de l'étoile géante. Et peut-être même que cela a favorisé, ou poussé, cette expulsion colossale. C'est la première fois que cela est suivi avec autant de précisions. Bételgeuse a perdu deux fois plus de matière que d'habitude, estime Andrea Dupree, qui connaît bien l'étoile pour avoir imagé sa surface avec Hubble dès 1995.

Bételgeuse : que verrons-nous quand elle explosera en supernova ?

Souvent interrogés sur la possibilité que cet événement puissant et violent soit les prémices de l'explosion de l'étoile, les astronomes précisent qu'ils n'ont pas de réponses définitives à donner, rappelant que les derniers instants d'une étoile massive, avant la supernova, n'ont jamais été vus ni décrits avec précision. Nul ne peut donc dire avec exactitude quand cela arrivera. Dans moins de 100.000 ans, c'est sûr. Et d'ailleurs, peut-être que cela est survenu hier. Mais nous ne le verrons - car oui, ce sera bien visible à l'œil nu ! - que dans 725 années, étant donné sa distance.

Les points verts marquent les observations de sa luminosité depuis le sol terrestre. Les étoiles rouges sont les mesures réalisées par le satellite Stereo, tandis que la supergéante n'était pas visible depuis la Terre. © Dupree, et al.

Bételgeuse s’assombrit de nouveau et plus tôt que prévu

Décidément, Bételgeuse n'a pas fini de nous intriguer. Bien placé, autour du Soleil, pour regarder la supergéante rouge au cours de la période où il n'était plus possible de la voir depuis la Terre (le Soleil nous empêchant de l'observer entre fin avril et juin, comme chaque année), le satellite Stereo, d'ordinaire consacré à l'étude du Soleil et son environnement, a lui aussi mesuré ses variations de luminosité. Et qu'a-t-il vu ? Son éclat diminue de nouveau. Et c'est beaucoup plus tôt qu'attendu. Le minimum de Bételgeuse ne datant que de février dernier. Ce n'est pas une baisse énorme mais cela intrigue les chercheurs. Que s'est-il encore passé là-bas ?


Bételgeuse : le mystère de son obscurcissement est en partie élucidé

Article de Nathalie Mayer publié le 1er juillet 2020

Il y a quelques semaines, Bételgeuse avait perdu 40 % de son éclat. Lorsqu'elle s'est mise à regagner en luminosité, les astronomes ont pensé que l'événement avait été causé par un nuage de poussière. Mais ils rejettent aujourd'hui cette hypothèse. Si Bételgeuse s'est assombrie, ce serait à cause d'immenses taches recouvrant jusqu'à 70 % de sa surface !

Depuis la fin de l'année 2019, Bételgeuse fait beaucoup parler d'elle. En quelques semaines, cette étoile de la constellation d'Orion, habituellement très brillante dans notre ciel, a perdu 40 % de son éclat. Laissant les astronomes seuls face à leurs hypothèses. Allions-nous bientôt observer son explosion en une splendide supernova ? Devions-nous cette perte de luminosité à des poussières ? Des chercheurs du Max Planck Institute (Allemagne) rejettent aujourd'hui cette dernière possibilité. Ils avancent que le phénomène aurait été provoqué par des taches inhabituellement grandes à la surface de Bételgeuse.

Rappelons que Alpha Orionis est ce que les astronomes appellent une supergéante rouge, une étoile en fin de vie, 20 fois plus massive que notre Soleil et 1.000 fois plus grande. Les pulsations qu'elle subit sont suffisamment puissantes pour éjecter relativement facilement ses couches externes. Lorsque ce gaz refroidit, il forme des poussières qui peuvent provoquer une baisse de luminosité.

Mais en observant Bételgeuse à l'aide de l'Atacama Pathfinder EXperiment (Apex) et du télescope James Clerk Maxwell (États-Unis), les chercheurs du Max Planck Institute ont découvert que l'étoile était également devenue 20 % plus sombre aux longueurs d’onde submillimétriques. Celles que les poussières fraîches font pourtant particulièrement briller.

Ces images spectaculaires prises par l’Observatoire européen austral (ESO) montraient, il y a quelques semaines, la répartition de la luminosité — en lumière visible — à la surface de Bételgeuse, avant et après son obscurcissement. © M. Montargès et at., ESO

Des taches stellaires d’une étendue inédite

Selon les astronomes, l'assombrissement mesuré en lumière visible et aux longueurs d'onde submillimétriques est en revanche tout à fait compatible avec une diminution de la température moyenne de surface de Bételgeuse. Une diminution de température de l'ordre de 200 °C. Mais une diminution asymétrique.

« Les images haute résolution de Bételgeuse prises en décembre 2019 montrent des zones de luminosité variable. Avec notre résultat, c'est une indication claire d'énormes taches couvrant entre 50 et 70 % de la surface visible et ayant une température plus basse que la photosphère plus lumineuse », explique Peter Scicluna, chercheur à l'Observatoire européen austral (ESO), dans le communiqué du Max Planck Institute.

De banales taches stellaires, donc ? Il est vrai que celles-ci sont courantes. Notre Soleil en a. Leur quantité évolue selon un cycle de 11 ans. Les étoiles géantes rouges en ont aussi. Mais elles n'ont jamais été observées à pareille échelle. Ainsi les astronomes ignorent encore tout de leur durée de vie. Ils ne savent pas non plus si leur nombre ou leur taille varie selon un cycle. Pour l'instant, une seule chose est certaine : le modèle théorique apparait compatible avec la durée de la baisse de luminosité de Bételgeuse. Pour en savoir plus, il faudra encore étudier la géante rouge un peu plus en détail et dans le temps.


Bételgeuse : qu'est-il arrivé à la supergéante rouge ?

Les récentes variations d'éclat de Bételgeuse, l'étoile supergéante de la constellation d'Orion, intriguent depuis quelque temps car on sait qu'elle finira un jour « prochain » par exploser en supernova. L'astrophysicienne Sylvie Vauclair nous avait proposé plusieurs explications possibles dont l'une vient peut-être d'être rendue un peu plus crédible sans que le débat ne soit tranché. Elle fait intervenir de la poussière précédemment éjectée par l'étoile.

Article de Laurent Sacco paru le 14/03/2020

Cette surprenante image de la surface de l’étoile acquise en décembre 2019 au moyen de l’instrument Sphere qui équipe le VLT, est l’une des toutes premières obtenues dans le cadre d’une campagne d’observations visant à comprendre la raison de l’affadissement de l’étoile. Une rapide comparaison avec l’image acquise au mois de janvier 2019 montre combien l’étoile a vu sa luminosité décroître et sa forme apparente varier. © ESO, M. Montargès et al.

Cette surprenante image de la surface de l’étoile acquise en décembre 2019 au moyen de l’instrument Sphere qui équipe le VLT, est l’une des toutes premières obtenues dans le cadre d’une campagne d’observations visant à comprendre la raison de l’affadissement de l’étoile. Une rapide comparaison avec l’image acquise au mois de janvier 2019 montre combien l’étoile a vu sa luminosité décroître et sa forme apparente varier. © ESO, M. Montargès et al.

Depuis plusieurs mois, on assiste à une véritable saga d'articles consacrés à la supergéante rouge Bételgeuse dans la constellation d'Orion. On ne sait pas encore très précisément quelle est sa distance au Système solaire mais c'est certainement moins de 1.000 années-lumière dans la Voie lactée. En effet, on a commencé à avoir une idée de la taille de Bételgeuse dès 1921 quand les astronomes Michelson et Pease utilisèrent la technique de la synthèse d'ouverture, imaginée par Hippolyte Fizeau, pour déterminer le diamètre réel des étoiles par des méthodes interférométriques. Cette supergéante rouge fut ainsi la première étoile dont le diamètre a été déterminé. Il était voisin de celui de l'orbite de Mars. Cette taille absolue conduisait alors à lui attribuer, en raison de son diamètre apparent, une distance au Soleil de l'ordre de 430 années-lumière. Mais par la suite, on est arrivé par d'autres méthodes à une distance d'environ 640 années-lumière. Du coup, le diamètre de Bételgeuse a fait un bond lui aussi et on pense maintenant qu'il est de l'ordre de la taille de l'orbite de Jupiter. Mais des incertitudes subsistent.

Or, toutes nos connaissances sur les supergéantes rouges du genre de Bételgeuse et sur l'étoile elle-même nous indiquent qu'elle devrait « bientôt » exploser en donnant une supernova, c'est-à-dire d'ici environ 100.000 ans. L'explosion dans un avenir rapproché est certaine mais personne ne peut faire mieux que donner cet ordre de grandeur (pas de date précise) basé en partie sur notre estimation de la masse de Bételgeuse, environ 15-20 masses solaires, sa vitesse de rotation et le temps de vie d'une dizaine de millions d'années que lui prédisent en conséquence nos modèles de la structure et de l'évolution des étoiles.

Une présentation de l'énigme de Bételgeuse avec les observations du VLT. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en allemand devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

Plusieurs scénarios pour expliquer la baisse de luminosité de Bételgeuse

Comme on assistait depuis la fin de l'année 2019 à une baisse de sa luminosité qui a fini par diminuer d'environ de 35 %, du jamais-vu depuis au moins 150 ans, certains se sont mis à craindre que l'explosion soit en fait imminente. De plus, lorsque l'on décompte les supernovae dans les autres galaxies sur une année, tous types confondus (SN II et SN Ia, notamment), on est conduit à estimer qu'en moyenne trois à quatre supernovae par siècle devraient se produire dans notre Voie lactée. Elles ne sont pas toutes visibles car les nuages de poussières dans notre Galaxie les dérobent à notre regard. Mais selon certaines estimations, on a de bonnes chances d’en voir une avant 2050, au moins sous la forme d'une bouffée importante de neutrinos.

Ces derniers mois, beaucoup d'astrophysiciens ont tout de même déclaré qu'il était beaucoup trop tôt pour s'alarmer et que même en explosant en supernova, Bételgeuse n'était très probablement pas une menace en raison de sa distance, comme nous l'expliquait dans le précédent article, ci-dessous, l'astrophysicienne Sylvie Vauclair. Elle nous rappelait de plus que la supergéante rouge est une étoile variable et que pour cette raison nous n'étions peut-être, et même probablement, que face à un de ses multiples cycles de variation et pas du tout en face des prémisses de son explosion.

Sylvie Vauclair avançait aussi une autre explication, mais moins probable selon elle : « Bételgeuse, qui émet en permanence de forts vents stellaires, aurait émis une bouffée de gaz et de poussières particulièrement importante, qui la cacherait partiellement avant de s'évaporer complètement ».

Cette hypothèse était aussi avancée récemment par l'astronome Miguel Montargès et son équipe qui ont eu recours au VLT implanté au sommet du Cerro Paranal au Chili pour étudier Bételgeuse. Dans un communiqué de l’ESO, il expliquait que « Nous travaillons actuellement sur deux scenarii : l'un repose sur un refroidissement de la surface généré par une activité stellaire exceptionnelle, l'autre sur l'éjection de poussière le long de la ligne de visée. Bien sûr, notre connaissance des supergéantes rouges demeure aujourd'hui encore incomplète. Des études sont en cours, une surprise est donc toujours susceptible de se présenter ».

Si l'on en croit une publication dans Astrophysical Journal Letters, et disponible sur arXiv, faite par les astronomes Emily Levesque de l'université de Washington et Philip Massey de l'Observatoire Lowell, leurs observations font pencher la balance en faveur de l'hypothèse de l'éjection de poussière qui n'est pas favorable à une baisse de luminosité causée par un refroidissement de sa surface.

Emily Levesque et Philip Massey ont combiné leurs forces pour mesurer la température moyenne de surface de Bételgeuse en utilisant les raies d'absorption liées à des molécules d'oxyde de titane. Ces molécules peuvent se former et s'accumuler dans les couches supérieures et relativement fraîches des atmosphères des grandes étoiles. Des physiciens spécialistes de ces atmosphères, comme l'était le regretté Jean-Claude Pecker, peuvent tirer de nombreuses informations de l'étude des raies dans les atmosphères stellaires (température, composition, champ magnétique, etc.).

Une baisse de luminosité qui n'est pas liée à une baisse de température

Levesque et Massey ont alors découvert que la température effective de Bételgeuse était d'environ 3.325 degrés Celsius soit seulement 50-100 degrés Celsius de moins que la précédente mesure, faite en 2004 par une équipe d'astronomes incluant déjà Massey et Levesque, et alors que Bételgeuse ne montrait encore aucun signe atypique.

Il semble donc que l'on ne puisse pas attribuer à la baisse significative de luminosité de la supergéante rouge une baisse de sa température qui le serait tout autant, et selon les deux chercheurs cela ne rend pas crédible l'hypothèse qu'un refroidissement s'est produit en rapport avec la convection de l'étoile.

On sait que lorsque l'on fait chauffer de l'eau dans une casserole, des cellules de convection apparaissent parce que l'eau plus chaude, et donc plus dilatée et légère, monte pour se refroidir et replonger ensuite. On observe ces cellules de convection sur notre Soleil où elles sont nombreuses, quelques millions, et relativement petites (tout de même à peu près de la taille de la France). Celles de Bételgeuse sont considérablement moins nombreuses, une dizaine et donc gigantesques. Mais il semble donc que l'explication de sa baisse de luminosité ne puisse pas être attribuée à la montée d'une bulle de plasma chaud dans une de ces cellules qui se serait ensuite refroidie. On constaterait une baisse de température beaucoup plus importante entre 2004 et 2020.

Pour Levesque et Massey, il est clair que l'hypothèse faisant intervenir un nuage de poussière absorbant une partie de la lumière de Bételgeuse est maintenant très favorisée par rapport à la précédente basée sur un refroidissement. Emily Levesque explique ainsi dans un communiqué de l'université de Washington que : « Les supergéantes rouges perdent occasionnellement du matériel de leurs surfaces, qui se condensera autour de l'étoile sous forme de poussière. En se refroidissant et en se dissipant, les grains de poussière absorbent une partie de la lumière se dirigeant vers nous et bloquent notre vue. Nous voyons cela tout le temps avec des supergéantes rouges, et c'est une partie normale de leur cycle de vie ».

Et l'astronome de poursuivre en déclarant que : « Les supergéantes rouges sont des étoiles très dynamiques. Plus nous en saurons sur leur comportement normal - fluctuations de température, poussière, cellules de convection - mieux nous pourrons les comprendre et reconnaître quand quelque chose de vraiment unique, comme une supernova, pourrait se produire ».


Bételgeuse : sa baisse de luminosité décryptée par Sylvie Vauclair

Article de Julie Kern publié le 18/01/2020

L'éclat de Bételgeuse, l'étoile star de la constellation d'Orion, fluctue depuis quelques semaines. Sa baisse de luminosité n'est pas nouvelle, elle est tout de même plus faible que jamais. L'astrophysicienne Sylvie Vauclair décrypte pour nous ce qui se cache derrière les caprices de la géante rouge Bételgeuse.

Depuis début décembre, Bételgeuse, une étoile rouge-orangé visible dans Orion, intrigue les astronomes. En effet, sa luminosité a baissé significativement ces dernières semaines, au point qu'elle ne se distingue presque plus des autres étoiles de la constellation. Les spéculations sur les raisons de cette perte d'éclat vont bon train sans grandes certitudes. Sylvie Vauclair, astrophysicienne à l'Institut de recherches en astrophysique et planétologie (Irap) et spécialiste des étoiles, partage avec nous son avis sur le cas Bételgeuse et sa future explosion en supernova.

La flèche jaune pointe l'étoile Bételgeuse dans la constellation d'Orion. © Justin, Adobe Stock

Futura : L'éclat de Bételgeuse diminue ces derniers temps, est-ce habituel pour cette étoile ?

Sylvie Vauclair : Bételgeuse est l'une des étoiles les plus connues du ciel nocturne, très brillante, l'un des angles du fameux trapèze d'Orion. Il est frappant de constater en ce moment à l'œil nu sa baisse d'éclat spectaculaire, en comparaison des autres étoiles de la constellation. Bételgeuse est une étoile supergéante rouge, énorme comparée au Soleil. Si elle se trouvait au centre de notre Système solaire, son rayon dépasserait celui de la ceinture d'astéroïdes, située entre Mars et Jupiter. En réalité, il s'agit d'une étoile variable. Elle se dilate et se contracte, et son éclat varie en suivant plusieurs cycles, qui se conjuguent au cours du temps. La baisse actuelle de sa luminosité est nettement plus forte que d'habitude. Il est donc légitime de s'en préoccuper.

Existe-t-il une explication à ce phénomène ?

Il y a plusieurs théories avancées, aucune avec certitude. La plus simple est qu'il s'agit d'une fluctuation exceptionnelle, conjugaison des effets de plusieurs cycles habituels. Si c'est le cas, elle retrouvera bientôt sa brillance passée. Une autre théorie suggère qu'il s'agit d'un phénomène particulier, sur le long terme, une baisse constante de l'énergie lumineuse émise par l'étoile, précurseur d'une évolution ultime, catastrophique, son explosion. Enfin, une autre idée intéressante est que Bételgeuse, qui émet en permanence de forts vents stellaires, aurait émis une bouffée de gaz et de poussières particulièrement importante, qui la cacherait partiellement avant de s'évaporer complètement.

Personnellement la première idée d'une fluctuation particulière d'éclat liée à la conjugaison de plusieurs cycles me semble la plus réaliste. Dans tous les cas, nous restons à l'affût pour déceler ou non une éventuelle remontée de la luminosité de Bételgeuse !

Connaît-on d'autres étoiles dans le même cas ?

Il existe beaucoup de supergéantes rouges dans l'Univers, certaines encore plus grosses que Bételgeuse. Il y en a certainement qui présentent ce type de comportement, mais elles sont trop loin de nous pour que nous puissions les observer comme nous le faisons avec Bételgeuse. C'est la seule visible par nous à l'œil nu ! 

Une étude postule que Bételgeuse fut un jour une étoile binaire. Est-ce lié à son éclat fluctuant ?

Les étoiles doubles sont très fréquentes dans l'espace. Si l'une des deux étoiles est très massive, elle évolue rapidement et devient supergéante. Elle peut alors facilement englober la deuxième, restée petite. Cela arrive souvent. Si c'était le cas de Bételgeuse, ce ne serait pas un scoop. L'idée est évoquée pour expliquer sa rotation plus rapide que ce qu'on attendrait normalement pour une étoile de ce type. C'est tout à fait possible, mais cela n'a rien à voir avec le problème actuel de la décroissance lumineuse de Bételgeuse.

Va-t-elle exploser prochainement ? Cela affectera-t-il la Terre ?

D'après les connaissances de l'évolution stellaire, elle a de fortes chances d'exploser « prochainement », à condition d'employer ce terme dans des conditions astronomiques ! Ce n'est peut-être pas avant 100.000 ans, ou même plus, une paille en comparaison de l'âge de l'Univers mais une éternité à notre échelle ! Si elle explose, son éclat pourra devenir aussi fort que celui de la Pleine Lune. Elle émettra alors des vents radioactifs très dangereux. Le problème de l'impact possible sur la Terre dépend de sa distance précise. Compte tenu de sa variabilité, cette distance est difficile à mesurer. Les valeurs données varient entre 500 et 700 années-lumière. D'après les mesures avec le satellite Gaia, ce serait plutôt de l'ordre de 700 années-lumière. De toute manière, avec une telle distance nous ne devrions pas être touchés par ces vents.

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