Les télescopes de l’ESO scrutent la baisse de luminosité de surface de l’étoile Bételgeuse

Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, les astronomes ont capturé une image figurant l’affadissement sans précédent de Bételgeuse, une supergéante rouge de la constellation d’Orion. Les récents clichés témoignent, non seulement de la baisse de luminosité de la supergéante rouge, mais également des modifications de sa forme apparente.

Images de Bételgeuse acquises avant et après sa baisse de luminosité. Ce comparatif montre l’étoile Bételgeuse avant et après qu’elle ait subi cette perte de luminosité sans précédent. Les observations, acquises en janvier et décembre 2019 au moyen de l’instrument SPHERE qui équipe le Very Large Telescope de l’ESO, témoignent de la baisse de luminosité de l’étoile et de ses changements de forme. Crédit:ESO/M. Montargès et al.

Bételgeuse a longtemps constitué, pour les observateurs stellaires, un phare dans le ciel nocturne. L’année passée toutefois, sa luminosité a commencé à diminuer. Sa luminosité actuelle représente seulement 36% de sa luminosité normale, un changement nettement visible à l’oeil nu. Les passionnés d’astronomie et les scientifiques espéraient mieux comprendre cette baisse de luminosité sans précédent.

Une équipe dirigée par Miguel Montargès, astronome à la KU Leuven de Belgique, observe l’étoile au moyen du Very Large Telescope de l’ESO depuis décembre dernier, dans le but de comprendre la raison de sa soudaine baisse de luminosité. Au tout début de leur campagne d’observations, ils ont acquis une surprenante nouvelle image de la surface de Bételgeuse avec l’instrument SPHERE. 

L’équipe avait déjà observé l’étoile au moyen de SPHERE en janvier 2019, avant que sa luminosité ne décroisse. Nous disposons ainsi de deux clichés de Bételgeuse témoignant de l’avant et de l’après baisse de luminosité. Acquises en lumière visible, ces images figurent les changements intervenus, tant dans la brillance que dans la forme apparente de l’étoile.

De nombreux astronomes amateurs se sont demandés si la baisse de luminosité de Bételgeuse signifiait qu’elle était sur le point d’exploser. A l’image des autres supergéantes rouges, Bételgeuse se changera un jour en supernova. Toutefois, les astronomes ne pensent pas que ce soit actuellement le cas. D’autres hypothèses sont susceptibles de rendre compte de ces changements de forme et de brillance apparente dont témoignent les images de SPHERE. “Nous travaillons actuellement sur deux scénari : 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”, précise Miguel Montargès [1]. “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.

Miguel Montargès et son équipe ont eu recours au VLT implanté au sommet du Cerro Paranal au Chili pour étudier l’étoile située à plus de 700 années lumière de la Terre, et recueillir des indices relatifs à sa baisse de luminosité. “L’Observatoire Paranal de l’ESO est l’une des rares installations capables d’imager la surface de Bételgeuse”, précise-t-il. Les instruments qui équipent le VLT de l’ESO permettent d’effectuer des observations sur une large gamme de longueurs d’onde s’étendant du visible à l’infrarouge moyen, offrant aux astronomes la possibilité d’observer tant la surface de Bételgeuse que la matière située en périphérie. “C’est le seul moyen dont nous disposons pour comprendre ce qui arrive à cette étoile.”

Une autre image, acquise au moyen de l’instrument VISIR qui équipe le VLT, montre la lumière infrarouge émise par la poussière qui entoure l’étoile Bételgeuse au mois de décembre 2019. Ces observations ont été menées par une équipe emmenée par Pierre Kervella de l’Observatoire de Paris, France. La longueur d’onde de l’image est semblable à celle qu’utilisent les caméras thermiques. Les nuages de poussière, qui jaillissent telles des flammes sur l’image de VISIR, se forment lorsque l’étoile expulse sa matière constituante dans l’espace.

Les panaches de poussière de Bételgeuse observés grâce à l’instrument VISIR. Sur cette image obtenue en décembre 2019 grâce à l’instrument VISIR qui équipe le Very Large Telescope de l’ESO, figure la lumière infrarouge émise par la poussière qui entoure Bételgeuse. Les nuages de poussière, semblables à de véritables flammes sur cette image, se forment lorsque l’étoile expulse sa matière dans l’espace. Le disque noir obscurcit le centre de l’étoile et sa proche périphérie, deux régions particulièrement brillantes qui doivent être masquées afin de pouvoir observer les panaches de poussière de moindre luminosité. Le point orange central est l’image de la surface de Bételgeuse acquise par SPHERE, dont les dimensions avoisinent celles de l’orbite de Jupiter.  Crédit:ESO/P. Kervella/M. Montargès et al., Acknowledgement: Eric Pantin

L’expression ‘nous sommes tous composés de poussière d’étoiles’ est fréquente en astronomie populaire. Mais quelle est l’origine précise de cette poussière” soulève Emily Cannon, doctorante à la KU Leuven qui travaille sur les images de supergéantes rouges acquises par SPHERE. “Au cours de leur existence, les supergéantes rouges telle Bételgeuse produisent et expulsent de vastes quantités de matière avant même d’exploser en supernova. La technologie moderne nous a permis d’étudier ces objets situés à des centaines d’années lumière de la Terre dans des détails sans précédent, nous offrant l’opportunité de comprendre la raison de leur perte de masse.

Notes

[1] La surface irrégulière de Bételgeuse est parsemée de vastes cellules convectives qui se déplacent, rétrécissent et gonflent alternativement. En outre, l’étoile pulse. Ces battements de coeur rendent compte de ses variations périodiques de luminosité. Les changements de convection et de pulsation observés à la surface de Bételgeuse témoignent simplement de son activité stellaire.

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  • Arturo López Ariste, Arturo.Lopezariste@irap.omp.eu

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