Communiqué de presse

Le mystère de la baisse de luminosité de Bételgeuse résolu

16 juin 2021

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'œil 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.

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."

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé “A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming” (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03546-8) publié dans la revue Nature.

L’équipe est composée de M. Montargès (LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris France [LESIA] et Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]), E. Cannon (KU Leuven), E. Lagadec (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, France [OCA]), A. de Koter (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, The Netherlands et KU Leuven), P. Kervella (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA] et Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexico), C. Paladini (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO-Chile]), F. Cantalloube (MPIA), L. Decin (KU Leuven et School of Chemistry, University of Leeds, UK), P. Scicluna (ESO-Chile), K. Kravchenko (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Germany), A. K. Dupree (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, USA), S. Ridgway (NSF’s NOIRLab, Tucson, AZ, USA), M. Wittkowski (European Southern Observatory, Garching bei Munchen, Germany [ESO-Garching]), N. Anugu (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, AZ, USA et School of Physics et Astronomy, University of Exeter, UK [Exeter]), R. Norris (Physics Department, New Mexico Institute of Mining et Technology, Socorro, USA), G. Rau (NASA Goddard Space Flight Center, Exoplanets & Stellar Astrophysics Laboratory, Greenbelt, MD, USA [NASA Goddard] et Department of Physics, Catholic University of America, Washington, DC USA), G. Perrin (LESIA), A. Chiavassa (OCA), S. Kraus (Exeter), J. D. Monnier (Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA [Michigan]), F. Millour (OCA), J.-B. Le Bouquin (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France et Michigan), X. Haubois (ESO-Chile), B. Lopez (OCA), P. Stee (OCA), et W. Danchi (NASA Goddard).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 16 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l’Irlande, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est l'un des plus grands télescopes conçus exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

Liens

• L’article scientifique
• Publication de blog "Derrière l'article" publié sur Nature Communities

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Institute of Astronomy, KU Leuven
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Courriel: emily.cannon@kuleuven.be

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