Dans la constellation d’Orion, quelque chose d’étrange se prépare. En octobre 2019, l’étoile rouge Bételgeuse – qui marque l’épaule droite d’Orion (ou gauche comme nous la regardons) – a commencé à devenir anormalement faible. Au cours des mois de janvier et février 2020, elle a atteint un minimum record – environ 40 % de sa luminosité habituelle.
Nous savons que Bételgeuse est une étoile mature, et qu’elle explosera un jour en supernova. Mais cette atténuation a donné lieu à des spéculations selon lesquelles une supernova pourrait être imminente. Serait-ce un moment de calme avant que l’étoile n’expire dans un souffle de mort cosmique ?
L’atténuation de Bételgeuse (le nom de l’étoile a ses origines en arabe, et il n’y a pas de consensus sur la façon de prononcer la version occidentalisée, mais « Beet-el-joos » est l’une des variantes les plus courantes – comme popularisé dans le film Beetlejuice de 1988) n’est pas complètement inattendue.
C’est ce que l’on appelle une étoile » variable « , dont la luminosité fluctue. Dans le cas de Bételgeuse, cette fluctuation suit un cycle d’environ 420 jours, et – en accord avec ce cycle – il y a maintenant des signes que l’étoile redevient lentement brillante.
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« Mais même si Bételgeuse se requinque, elle nous laisse encore des questions », déclare le Dr Emily Levesque, astronome qui étudie la physique des étoiles massives à l’Université de Washington. « Elle est tellement plus faible que la normale – bien plus que ce à quoi nous nous attendions. »
Bételgeuse est une supergéante rouge – la plus grande classe d’étoiles de l’Univers en termes de volume. Son rayon est d’environ 600 millions de kilomètres : si l’on plaçait Bételgeuse au milieu du système solaire – où se trouve le Soleil – elle atteindrait presque Jupiter, engloutissant Mercure, Vénus, la Terre et Mars.
Les supergéantes rouges se forment lorsqu’une étoile massive manque d’hydrogène dans son noyau et ne peut plus convertir l’hydrogène en hélium par fusion nucléaire. À ce stade, le noyau commence à se contracter, ce qui augmente la température interne de l’étoile et allume une coquille de fusion d’hydrogène autour du noyau, ce qui entraîne l’expansion et le refroidissement des couches externes de l’étoile.
La température à l’intérieur du noyau de Bételgeuse est si élevée que l’hélium qui s’y trouve a commencé à fusionner en carbone. Une fois l’hélium épuisé, le noyau va rapidement se frayer un chemin à travers des éléments plus lourds, jusqu’au fer. À ce stade, l’étoile ne peut plus générer d’énergie, et le noyau s’effondre. Les couches extérieures suivront, rebondissant sur le noyau et explosant dans une supernova.
Pourquoi Bételgeuse s’assombrit-elle ?
Alors, cet assombrissement pourrait-il être le signe d’une supernova imminente ? Mme Levesque admet que nous en savons encore très peu sur ce que fera une étoile dans les derniers jours et semaines avant son explosion. Mais elle dit que la meilleure estimation du moment où Bételgeuse mourra, selon l’endroit où les scientifiques pensent qu’elle se trouve dans son cycle de vie, est dans 100 000 ans.
« Une supernova demain n’est pas carrément impossible », dit-elle, « mais c’est peu probable. »
Alors, qu’est-ce qui est responsable du récent assombrissement ? Le cycle habituel de pulsation de 420 jours de Bételgeuse – qui est causé par les variations de la taille de l’étoile – ne peut pas à lui seul expliquer l’assombrissement, dit Mme Levesque, donc il y a probablement au moins un autre mécanisme en cours.
Une possibilité est que l’étoile soit obscurcie, ce qui la fait apparaître plus faible.
« Nous savons que les étoiles comme Bételgeuse se débarrassent périodiquement de la masse de leur surface, qui se condense en poussière autour de l’étoile », dit-elle. « Cela bloquerait efficacement notre vue. »
« Nous savons également que les supergéantes rouges ont de grandes zones convectives à leur surface, ajoute-t-elle. Le gaz chaud provenant des profondeurs de l’étoile monte à la surface, où il se refroidit et redescend. Les changements dans cette circulation pourraient modifier la température de surface de l’étoile, et donc sa luminosité – une autre explication possible de ce qui se passe.
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Quoi que fasse actuellement Bételgeuse, il ne fait aucun doute qu’elle explosera à un moment ou à un autre.
« Ce sera absolument immanquable », dit Levesque. « L’étoile n’est distante que de quelques centaines d’années-lumière, donc la lumière de la supernova sera incroyablement brillante – comparable à celle de Vénus ou de la Lune. »
Nous la verrons dans le ciel comme une pointe de lumière – même en plein jour – et nos télescopes pourront voir le nébuleux « reste de supernova » dans toute sa gloire. Mais ne vous inquiétez pas : bien que Bételgeuse soit relativement proche de nous, elle est encore suffisamment éloignée pour que les rayonnements à haute énergie de la supernova ne présentent aucun danger. Quant à Bételgeuse, elle deviendra très probablement une étoile à neutrons ultra-dense.
En attendant, les astronomes recueillent toutes les données qu’ils peuvent.
« Au fur et à mesure que nous étudions ces supergéantes rouges, nous devrions être plus à même de déterminer à quel stade de leur évolution elles se trouvent et quand elles sont susceptibles de mourir », déclare Levesque.
« Nous savons que les étoiles de ce type fabriquent la plupart des éléments de l’Univers – à la fois lorsqu’elles sont vivantes et lorsqu’elles meurent en supernovae. Comprendre comment cela fonctionne nous en dira plus sur la façon dont la composition de l’Univers a évolué. Ces étoiles ont semé la chimie qui a rendu la vie possible. »
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