Un groupe d’astronomes a reconstitué l’influence exercée par une étoile compagne, baptisée Siwarha, sur le gaz qui entoure Betelgeuse, la supergéante rouge.
Grâce à de nouvelles observations du télescope spatial Hubble de la NASA, un groupe d’astronomes a reconstitué l’influence exercée par une étoile compagne, récemment identifiée et baptisée Siwarha, sur le gaz qui entoure Betelgeuse. La recherche, dirigée par les scientifiques du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), a identifié une traînée de gaz dense qui traverse l’immense atmosphère de la supergéante rouge, offrant une explication concrète des changements anormaux observés ces dernières années dans sa luminosité et dans sa structure extérieure.
Les résultats de l’étude ont été présentés à la 247e réunion de l’American Astronomical Society. L’article a été accepté pour publication dans The Astrophysical Journal et est déjà disponible sur le serveur de préprint arXiv.
Huit années d’observations. La traînée laissée par Siwarha est apparue à partir d’une analyse des variations de luminosité de Betelgeuse, suivies pendant près de huit ans. Ces changements périodiques révèlent l’effet de l’étoile compagne, jusqu’alors seulement hypothétique, alors qu’elle traverse les régions externes de l’atmosphère de la supergéante.
Cette découverte contribue à résoudre l’un des mystères entourant Betelgeuse et ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre le comportement et l’évolution des étoiles massives dans les dernières phases de leur vie.
Un laboratoire stellaire. Betelgeuse se situe à environ 650 années-lumière de la Terre, dans la constellation d’Orion. C’est une supergéante rouge de dimensions colossales: à l’intérieur d’elle pourraient entrer plus de 400 millions de Soleils. C’est précisément la combinaison de grandeur et de proximité relative qui en fait l’une des rares étoiles dont la surface et l’atmosphère peuvent être observées directement, la transformant en un laboratoire naturel pour étudier comment les étoiles géantes vieillissent, perdent de la masse et, in fine, explosent en supernovae.
En utilisant Hubble conjointement aux télescopes terrestres du Fred Lawrence Whipple Observatory et de l’observatoire Roque de Los Muchachos, l’équipe a identifié un ensemble cohérent de variations qui constituent une preuve de l’existence de la compagne et de son impact sur l’atmosphère externe de l’étoile.
Le spectre trahit le passage de Siwarha. Parmi les indices les plus significatifs figurent les variations dans le spectre de Betelgeuse — c’est-à-dire les couleurs caractéristiques émises par les différents éléments chimiques — et les changements de vitesse et de direction des gaz atmosphériques. Tous ces signaux sont attribuables à une traînée de matière plus dense qui se forme juste après le passage de la compagne. Cette traînée apparaît avec une régularité surprenante : tous les six ans, environ 2 100 jours, exactement comme prévu par les modèles théoriques décrivant l’orbite de l’étoile compagne à l’intérieur de l’atmosphère de la supergéante.
Comment cela fonctionne. « C’est un peu comme un bateau qui avance dans l’eau », explique Andrea Dupree, astronome du CfA et autrice principale de l’étude.
« L’étoile compagne génère une onde dans l’atmosphère de Betelgeuse que nous pouvons aujourd’hui observer directement dans les données. Pour la première fois, nous voyons des signes clairs de cette traînée de gaz, la preuve que Betelgeuse possède vraiment une compagne cachée qui modèlera son apparence et son comportement ».
Depuis des décennies, les astronomes ont cherché à comprendre les irrégularités de la luminosité et de la surface de l’étoile. L’intérêt s’est amplifié en 2020, lorsque Betelgeuse a brièvement diminué de luminosité, un événement qui a fait le tour du monde scientifique.
Deux cycles, un seul responsable. En particulier, deux cycles de variation distincts ont suscité l’intérêt : l’un plus court, d’environ 400 jours, aujourd’hui attribué à des pulsations internes de l’étoile, et un second période plus longue, de 2 100 jours, resté longtemps sans explication définitive.
Au fil du temps, de nombreuses hypothèses ont été avancées : de gigantesques cellules convectives, des nuages de poussière, une activité magnétique et, enfin, la présence d’une compagne stellaire de faible masse. Des études récentes avaient indiqué cette dernière comme l’explication la plus plausible, mais manquaient des preuves observationnelles directes. Désormais, cette preuve est arrivée.
Une fenêtre sur l’évolution des étoiles géantes. « L’idée d’une compagne non détectée a pris corps ces dernières années, mais restait une théorie », souligne Dupree. « Avec cette évidence directe, Betelgeuse nous offre une place en première ligne pour observer comment une étoile géante évolue au fil du temps. Identifier la traînée de la compagne nous permet de mieux comprendre comment ces étoiles perdent de la masse et se dirigent vers l’explosion finale en supernova ».
Actuellement, de notre point de vue, Betelgeuse éclipse sa compagne. Les astronomes prévoient déjà de nouvelles observations en vue de la prochaine réapparition de Siwarha, prévue pour 2027. Une découverte qui pourrait aider à éclairer des phénomènes similaires observés aussi sur d’autres étoiles géantes et supergéantes de notre galaxie.
