Le satellite météo met en lumière la "grande assombrissement" de l'étoile Bételgeuse

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Un satellite météorologique a aidé à expliquer pourquoi l'étoile supergéante rouge Bételgeuse a connu une atténuation sans précédent en 2019-2020.

Ses découvertes corroborent des études antérieures qui concluaient que la gradation était la conséquence d'un point à plus basse température sur l'étoile, qui réduisait la chaleur transmise à un nuage de gaz à proximité. Selon les astronomes, cela a permis au nuage de se refroidir et de se condenser en poussière qui a bloqué une partie de la lumière de Bételgeuse.

En tant qu'étoile variable, Bételgeuse à proximité fluctue normalement en luminosité, mais en octobre 2019, elle a commencé à devenir plus faible que jamais auparavant. Cela a conduit à la spéculation qu'il pourrait exploser en supernova. Fin février 2020, cependant, Bételgeuse était revenue à sa plage de luminosité normale, laissant les astronomes se gratter la tête sur ce qui avait causé l'extrême baisse de luminosité.

Théories rivales

Deux théories rivales ont émergé pour la réduction de la lumière. L'une implique le développement d'une grande cellule convective dans l'étoile qui était plus froide (et plus faible) que le reste de la surface de Bételgeuse. L'autre théorie implique l'obscurcissement partiel de l'étoile par un nuage de poussière. Cependant, aucune des deux théories ne pouvait à elle seule expliquer la gradation de l'étoile.

Puis, en 2021, une équipe dirigée par Miguel Montarges de l'Observatoire de Paris en France a proposé, sur la base d'observations avec SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) au Very Large Telescope au Chili, que la gradation implique à la fois une cellule convective et une poussière obscurcissante.

Maintenant, un groupe d'astronomes et de météorologues, dirigé par Daisuke Taniguchi de l'Université de Tokyo, a trouvé des preuves à l'appui de cette double explication - tout cela grâce aux observations fortuites d'un satellite météorologique japonais, Himawara-8.

Fond stellaire

Le satellite a été lancé en 2014 et est en orbite géostationnaire à 35,786 XNUMX km au-dessus du Pacifique occidental. Il prend des images de la Terre entière à une multitude de longueurs d'onde infrarouges, et des étoiles, dont Bételgeuse, sont visibles en arrière-plan.

"Honnêtement, ce projet est parti de Twitter", explique Taniguchi, rappelant comment il a vu un tweet décrivant comment la Lune est visible en arrière-plan des images prises par Himawari-8. Lui et ses collaborateurs ont alors réalisé que Himawari-8 avait également une vue constante de Bételgeuse sur quatre ans jusqu'en 2017.

Les observations quotidiennes de Himawari-8 sur Bételgeuse étaient un avantage sur tous les autres télescopes, qui ne pouvaient surveiller Bételgeuse que de temps en temps. Himawari-8 pourrait même observer l'étoile pendant l'été, lorsque l'étoile est trop proche du Soleil pour des observations de longueur d'onde visible. Le satellite a révélé que l'étoile elle-même s'était refroidie de 140 °C. Cela était suffisant pour réduire le chauffage irradiatif à un nuage de gaz chaud à proximité, provoquant le refroidissement et la condensation du nuage en une poussière obscurcissante détectable aux longueurs d'onde de l'infrarouge moyen. L'équipe de Taniguchi calcule que le refroidissement de l'étoile et la formation du nuage de poussière ont contribué presque à parts égales à ce que les astronomes appellent le "Great Dimming".

"Beau résultat"

"C'est vraiment un beau résultat", déclare Montargès, qui n'a pas participé à cette dernière recherche. "La méthode qu'ils utilisent est très originale."

Les observations d'Himawari-8 suggèrent également que quelque chose se produisait dans la structure atmosphérique de Bételgeuse 10 mois avant la gradation. Les molécules d'eau sur l'étoile qui créeraient normalement des raies d'absorption dans le spectre de l'étoile ont soudainement changé pour former des raies d'émission à la place, indiquant que quelque chose les avait stimulées.

Bien qu'il n'y ait aucune preuve ferme de ce qui s'est passé, Taniguchi spécule qu '"une pulsation irrégulière aurait pu entraîner la chute de température à la surface de l'étoile et l'apparition d'une onde de choc qui pourrait éjecter un nuage de gaz de l'étoile". Cette onde de choc aurait pu traverser le nuage, provoquant la transition observée de l'absorption à l'émission de raies spectrales notables.

Montargès convient que cela semble être une idée raisonnable. En effet, il soutient que les cellules de convection bouillonnant à la surface de l'étoile, appelées photosphère, sont la seule explication plausible.

Activité photosphérique

"Le nuage de gaz ne peut provenir que de la photosphère et la seule activité photosphérique que nous détectons provient de la convection, le mouvement puissant du gaz", dit-il.

Il est trop tôt pour dire s'il s'agit d'un comportement normal pour une étoile supergéante rouge comme Bételgeuse. Montargès fait allusion à un autre événement de gradation possible dans les années 1940, mais sinon, en plus de deux siècles de surveillance de Bételgeuse et d'autres supergéantes rouges, rien de tel que le Great Dimming n'a été vu. Il se peut que de tels événements se soient produits sur d'autres supergéantes rouges, seulement pour que nous les ayons manqués en raison de leur durée relativement courte.

De nouvelles preuves appuient la théorie des points noirs pour le "Great Dimming" de Bételgeuse

"Avant de conclure qu'il s'agit d'un comportement courant pour cette classe d'étoiles, il faut l'observer ailleurs", précise Montargès.

Pendant ce temps, Taniguchi et ses collègues utilisent pleinement Himawari-8 pour surveiller d'autres étoiles. Ils ont initié de nouveaux projets pour dresser un catalogue de la variabilité des étoiles âgées dans l'infrarouge, ainsi que la recherche de nouvelles classes d'objets variables aux longueurs d'onde infrarouges.

"Tous ces projets utilisent le même satellite, Himawari-8", explique Taniguchi. "J'espère que d'autres scientifiques lanceront également leurs propres projets en utilisant Himawari-8 ou d'autres satellites météorologiques."

La recherche est décrite dans Nature Astronomie.