Posté par Isabelle le Vendredi 18/06/2021 à 13:00

Le mystère de la baisse de luminosité de Bételgeuse résolu

Lorsque Bételgeuse, une étoile orange brillante de la constellation d'Orion, est devenue beaucoup moins lumineuse fin 2019 et début 2020, les astrophysiciens sont restés perplexe. Une équipe de chercheurs vient de publier de nouvelles images de la surface de l'étoile, prises à l'aide du Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (le VLT de l'ESO), qui montrent clairement comment sa luminosité a changé. Ces nouvelles recherches révèlent que l'étoile était partiellement cachée par un nuage de poussière, une découverte qui résout le mystère de "l’important déclin" de Bételgeuse.

La baisse de luminosité de Bételgeuse - un changement perceptible même à l'oeil nu - a conduit Miguel Montargès et son équipe à pointer le VLT de l'ESO vers l'étoile fin 2019. Une image de décembre 2019, comparée à une image antérieure prise en janvier de la même année, a montré que la surface stellaire était nettement plus sombre, notamment dans la région sud. Mais les astronomes n'étaient pas sûrs d’en comprendre la raison.

L'équipe a continué à observer l'étoile pendant son important déclin, capturant deux autres images inédites en janvier 2020 et mars 2020. En avril 2020, l'étoile avait retrouvé sa luminosité normale.

"C’était exceptionnel: nous voyions une étoile changer d’apparence en temps réel à l'échelle de quelques semaines", déclare Miguel Montargès, de l'Observatoire de Paris, en France, et de la KU Leuven, en Belgique. Les images publiées maintenant sont les seules dont nous disposons qui montrent la surface de Bételgeuse changeant de luminosité au fil du temps.

Dans sa nouvelle étude, publiée aujourd'hui dans Nature, l'équipe a révélé que le mystérieux déclin était due à un voile de poussière qui cachait l'étoile et qui, pour sa part, était le résultat d'une baisse de température de la surface de Bételgeuse.

La surface de Bételgeuse change régulièrement lorsque des bulles de gaz géantes se déplacent, rétrécissent et gonflent au sein de l'étoile. L'équipe conclut que quelques temps avant cette grande diminution de luminosité, l'étoile a éjecté une grosse bulle de gaz qui s'est éloignée d'elle. Lorsqu'une partie de la surface s'est refroidie peu après, la baisse de température a été suffisante pour que le gaz se condense en poussière solide.

"Nous avons assisté en direct à la formation de ce que l'on appelle la poussière d'étoile", explique Miguel Montargès, dont l'étude apporte la preuve que la formation de poussière peut se produire très rapidement et à proximité de la surface d'une étoile. "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", ajoute Emily Cannon, de la KU Leuven, qui a également participé à l'étude.

Plutôt que d'être simplement le résultat d'une éruption de poussière, certaines spéculations ont laissé entendre que la baisse de luminosité de Bételgeuse pourrait annoncer sa mort imminente dans une spectaculaire explosion en supernova. Une supernova n'a pas été observée dans notre galaxie depuis le XVIIe siècle, si bien que les astronomes d'aujourd'hui ne savent pas exactement ce qu’ils doivent s'attendre à observer d’une étoile avant un tel événement. Toutefois, cette nouvelle recherche confirme que la grande diminution de luminosité de Bételgeuse n'était pas un signe précoce que l'étoile se dirigeait vers son ultime explosion.

Le fait d'assister à l’important déclin d'une étoile aussi reconnaissable a été passionnant pour les astronomes professionnels et amateurs, comme le résume Emily Cannon: "En regardant les étoiles la nuit, ces minuscules points lumineux scintillants semblent perpétuels. L’important déclin de Bételgeuse brise cette illusion".

L'équipe a utilisé l'instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) du VLT de l'ESO pour obtenir une image directe de la surface de Bételgeuse, ainsi que les données de l'instrument GRAVITY du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l'ESO, afin de surveiller l'étoile tout au long de la diminution de sa luminosité. Les télescopes, situés à l'Observatoire de Paranal de l'ESO, dans le désert d'Atacama au Chili, ont été des "outils capitaux de diagnostic pour découvrir la cause de ce phénomène de déclin ", explique Emily Cannon. "Nous avons été en mesure de résoudre les détails de la surface de l’étoile et de la surveiller tout au long de l'événement et pas juste l’observer comme un simple point", ajoute Miguel Montargès.

Ces images, prises avec l'instrument SPHERE avec le Very Large Telescope de l'ESO, montrent la surface de l'étoile supergéante rouge Bételgeuse pendant la diminution sans précédent de son intensité lumineuse, qui s'est produite fin 2019 et début 2020. L'image à l'extrême gauche, prise en janvier 2019, montre l'étoile à sa luminosité normale, tandis que les autres images, de décembre 2019, janvier 2020 et mars 2020, ont toutes été prises lorsque la luminosité de l'étoile avait sensiblement diminué, en particulier dans sa région sud. La luminosité est revenue à la normale en avril 2020.
Crédit: ESO/M. Montargès et al.

Miguel Montargès et Emily Cannon attendent avec impatience ce que l'avenir de l'astronomie, et en particulier ce que l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, apportera à leur étude de Bételgeuse, une étoile supergéante rouge. "Grâce à sa capacité à atteindre des résolutions spatiales inégalées, l'ELT nous permettra d'imager directement Bételgeuse avec des détails remarquables", explique Emily Cannon. "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."

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.
Les astronomes étaient perplexes de voir la luminosité de Bételgeuse diminuer, mais ils ont découvert par la suite que ce phénomèneétait causé par un "voile de poussière" qui cachait partiellement la partie sud de l'étoile.
Crédit: ESO/M. Montargès et al./L. Calçada

Cette animation d'artiste montre une vue rapprochée de la surface irrégulière de Bételgeuse - avec ses bulles de gaz géantes et dynamiques - et les étoiles lointaines qui parsèment l'arrière-plan. Lorsque la "caméra virtuelle" tourne de droite à gauche, nous voyons un amas de poussière, qui s'est condensé à partir du gaz libéré par l'étoile, obscurcissant la région sud de Bételgeuse depuis différents points d'observation.
Lorsque l'étoile supergéante rouge Bételgeuse est devenue visiblement plus sombre fin 2019 et début 2020, les astronomes ont été intrigués. Grâce à une nouvelle étude menée avec les télescopes de l'ESO, nous savons maintenant que la baisse de luminosité de Bételgeuse était due à un "voile de poussière" qui s'est formé à partir de la matière émergeant de l'étoile, dissimulant partiellement sa région sud. Les nouvelles recherches montrent que l'étoile a probablement éjecté une grande bulle de gaz qui s'est éloignée d'elle ; lorsqu'une partie de la surface (sombre dans l'animation) s'est refroidie peu après, cette baisse de température a été suffisante pour que le gaz se condense en poussière solide.
Crédit: ESO/L. Calçada

Cette vidéo transporte le spectateur de la constellation d'Orion jusqu’à la surface de la supergéante Bételgeuse, une étoile ayant subi un assombrissement sans précédent fin 2019 et début 2020. En nous approchant de l'étoile, les "flammes" de l'étoile apparaissent: des nuages de poussière capturés dans une image spectaculaire prise avec l'instrument VISIR sur le Very Large Telescope de l'ESO. Le point apparaissant à la fin du zoom est une image prise en mars 2020 avec l'instrument SPHERE du Very Large Telescope de l'ESO montrant la surface visible de Bételgeuse, dont la taille est proche de celle de l'orbite de Jupiter.
Crédit: ESO/P. Kervella/M. Montargès et al., Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: E. Pantin, N. Risinger (skysurvey.org). Music: J. B. Monell (www.johanmonell.com
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