Quelque chose d’inhabituel se produit dans l’énorme atmosphère de Bételgeuse, l’une des étoiles les plus reconnaissables du ciel nocturne. Les astronomes ont détecté des changements subtils dans la forme de l’étoile qui suggèrent que quelque chose se déplace à travers ses couches externes, perturbant le gaz environnant comme un visiteur invisible faisant du bruit à l’intérieur d’une maison. (Métaphoriquement parlant.) De nouvelles observations indiquent un coupable probable : Siwarha, une étoile compagne récemment découverte qui semble voyager dans l’atmosphère de Bételgeuse.
Bételgeuse est une supergéante rouge massive située dans la constellation d’Orion, où elle forme l’épaule du célèbre chasseur. Bien que l’étoile fascine les astronomes depuis des générations, elle a attiré l’attention du monde entier fin 2019 et début 2020 lorsque sa luminosité a plongé de manière inattendue à son niveau le plus bas enregistré depuis plus de 100 ans. L’événement, connu sous le nom de Great Dimming, a soulevé des questions sur ce qui se passait à l’intérieur de l’étoile vieillissante.
Aujourd’hui, les observations du Karl G. Jansky Very Large Array (NSF VLA) de la National Science Foundation des États-Unis et du Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) révèlent que la vaste atmosphère extérieure de Bételgeuse est en grande partie revenue à la normale. Plus intriguant encore, les mesures fournissent de nouvelles preuves qu’une étoile compagne proche perturbe physiquement l’atmosphère de l’étoile géante.
La recherche a été dirigée par le Dr Lynn D. Matthews, chercheuse scientifique principale et directrice adjointe du MIT Haystack Observatory, en collaboration avec des scientifiques du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, l’Université de Manchester et l’Observatoire européen austral. L’équipe a analysé les observations recueillies entre 2021 et 2026 sur sept fréquences radio allant de 22 GHz à 485 GHz.
Différentes fréquences radio permettent aux astronomes d’examiner différentes profondeurs dans l’atmosphère d’une étoile. En combinant les observations des deux télescopes, les chercheurs ont reconstruit la structure des couches externes de Bételgeuse, commençant juste au-dessus de sa surface visible et s’étendant vers l’extérieur jusqu’à plusieurs fois son rayon.
“C’est la combinaison des données incroyables de la NSF VLA et d’ALMA qui nous a donné un résultat convaincant ici”, a déclaré Matthews. “Le fait que nous puissions utiliser ces installations pour résoudre les disques des étoiles proches est incroyable.”
Bételgeuse se remet de sa mystérieuse grande gradation
Les dernières mesures aident également les scientifiques à comprendre comment Bételgeuse a changé depuis son extraordinaire épisode de disparition. Plusieurs mois avant le Great Dimming (lorsque Bételgeuse a éjecté un milliard de tonnes de matière solaire, bloquant partiellement notre vue), une enquête antérieure menée par Matthews avait détecté des températures inhabituellement basses dans l’atmosphère de l’étoile aux longueurs d’onde radio.
À l’époque, les chercheurs suggéraient qu’une convection turbulente au plus profond de Bételgeuse aurait pu générer une onde de choc qui s’est propagée vers l’extérieur et a perturbé le gaz environnant. Cette perturbation aurait pu contribuer à déclencher l’énorme libération de matière qui a ensuite formé de la poussière et obscurci une partie de la lumière de l’étoile.
Les nouvelles observations indiquent que l’atmosphère s’est depuis réchauffée à des températures plus typiques de Bételgeuse. À une distance d’environ 2,7 fois le rayon de l’étoile, le gaz a désormais une température de luminosité mesurée d’environ 3 500 Kelvin (comparable à la température de surface de Bételgeuse).
Les astronomes découvrent une couche atmosphérique étonnamment froide
Les chercheurs ont également confirmé une caractéristique dont les scientifiques soupçonnaient l’existence depuis des années : une région de gaz inhabituellement froide entre la surface visible de Bételgeuse et sa couche atmosphérique supérieure, connue sous le nom de chromosphère.
En utilisant ALMA à ses fréquences observées les plus élevées, l’équipe a pu sonder plus près de la surface de l’étoile que ne l’avaient permis les mesures radio précédentes. Les résultats ont révélé des températures tombant à environ 2 200 Kelvin, soit plus de 1 000 degrés en dessous de la température de la surface visible, ou photosphère.
Cette région froide correspond à la « MOLsphère », une couche contenant du gaz moléculaire que les astronomes avaient précédemment identifié principalement grâce à des observations infrarouges. Les nouvelles mesures radio fournissent un examen beaucoup plus direct de cette partie insaisissable de l’atmosphère de Bételgeuse et confirment la « température minimale » longtemps suspectée.
Une étoile compagnon cachée pourrait déformer Bételgeuse
L’une des découvertes les plus intrigantes concerne Siwarha, la plus petite étoile censée orbiter extrêmement près de Bételgeuse. Les astronomes ont proposé pour la première fois l’existence de ce compagnon en 2024 comme explication possible d’un cycle déroutant dans lequel la luminosité de Bételgeuse change environ tous les 2 100 jours. L’imagerie directe ultérieure et les observations spectroscopiques ont fourni un soutien supplémentaire à l’existence du compagnon.
Le nom Siwarha reflète sa relation avec Bételgeuse. Le nom de l’étoile géante vient de l’expression arabe signifiant « la main d’al-Jawza », tandis que Siwarha signifie « son bracelet ».
Contrairement à une planète ou à une étoile voyageant loin de son hôte, Siwarha suivrait une orbite qui la mènerait directement à travers l’atmosphère étendue de Bételgeuse. Sa distance orbitale estimée n’est que d’environ deux fois le rayon de la supergéante rouge.
“Ce compagnon orbite si près de l’étoile qu’il traverse son atmosphère étendue”, a expliqué Matthews.
Au fur et à mesure que Siwarha se déplace le long de son orbite, il peut traverser le gaz environnant un peu comme un bateau rapide traversant l’eau. Le sillage qui en résulterait pourrait perturber l’atmosphère, produisant des changements que les astronomes pourraient détecter même si la plus petite étoile elle-même reste invisible dans les observations radio.
En fait, les chercheurs ont calculé que Siwarha est probablement des dizaines à des centaines de fois trop faible pour être détecté directement avec les mesures radio collectées. Au lieu de cela, ils ont recherché des preuves indirectes de sa présence en étudiant la forme de l’atmosphère de Bételgeuse.
La forme changeante de Bételgeuse révèle de nouveaux indices
Les scientifiques ont découvert que Bételgeuse n’apparaît pas toujours parfaitement ronde aux longueurs d’onde radio. Son atmosphère développe parfois une apparence ovale légèrement étirée, et le moment de ces changements semble correspondre à la position attendue de Siwarha.
Pour étudier ce lien, l’équipe a mesuré l’écart de l’atmosphère par rapport à une forme circulaire (« ellipticité ») à travers des observations prises à différents moments.
Ils ont découvert que Bételgeuse a tendance à paraître plus allongée lorsque Siwarha est censée être à sa plus grande séparation apparente de l’étoile géante. Lorsque l’on prévoit que le compagnon passera devant ou derrière Bételgeuse de notre point de vue, l’atmosphère paraît plus ronde.
Cette relation fournit une preuve irréfutable que la plus petite étoile pourrait influencer la forme des couches externes de Bételgeuse par la gravité et son passage physique à travers le gaz.
L’effet est similaire à celui de remarquer des ondulations se propageant sur un étang sans pouvoir en voir la cause. Bien que Siwarha reste trop faible pour être identifiée directement aux longueurs d’onde radio, la forme changeante de l’atmosphère de Bételgeuse pourrait révéler son mouvement autour de la plus grande étoile.
De futures observations pourraient en révéler davantage sur Bételgeuse
Malgré les résultats prometteurs, les astronomes soulignent que des observations supplémentaires sont nécessaires pour confirmer le lien entre l’orbite de Siwarha et les distorsions atmosphériques. Des mesures couvrant une plus grande partie du cycle orbital de la compagne, en particulier à des fréquences radio qui n’ont pas encore été étudiées de manière approfondie, pourraient aider à déterminer dans quelle mesure la plus petite étoile affecte Bételgeuse.
Des instruments plus avancés pourraient éventuellement fournir une image encore plus claire. Le Next Generation Very Large Array, un observatoire actuellement en cours de développement, devrait faciliter grandement les études détaillées des étoiles proches et de leur atmosphère.
De telles observations pourraient révéler non seulement comment les étoiles compagnes influencent leurs voisines massives, mais aussi comment les supergéantes rouges vieillissantes perdent de la matière à l’approche des dernières étapes de leur vie. Comprendre ces interactions pourrait aider les astronomes à mieux expliquer les processus complexes qui façonnent l’évolution d’énormes étoiles comme Bételgeuse.
Les résultats ont été publiés dans Le journal astronomique dans un article intitulé “Nouvelles observations spatialement résolues de Bételgeuse du VLA et d’ALMA : preuves de perturbations atmosphériques provenant d’un compagnon proche”.
