Bételgeuse : le mystère de son assombrissement est définitivement résolu

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 baissé 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.

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 grosse que le Soleil et, étant donné sa température de surface, 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, 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 640 années-lumière environ, l’explosion produira sur Terre un spectacle impressionnant, visible en plein jour.

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 ».

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 ».

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/etoile-betelgeuse-mystere-son-assombrissement-definitivement-resolu-79164/

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