Il y a de nouvelles preuves d’un grand point froid causant en partie l’obscurcissement de Bételgeuse

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En juin, nous avons rapporté une explication probable de l’étrange et dramatique atténuation de Bételgeuse, une étoile rouge vif dans la constellation d’Orion : la lumière des étoiles. Aujourd’hui, une équipe de scientifiques chinois a trouvé des preuves d’une grande tache sombre et plus froide sur l’étoile, conformément à ces découvertes antérieures, sur la base d’une analyse spectrale, selon un article récent publié dans la revue Nature Communications.

Comme l’a rapporté John Timmer d’Ars l’année dernière, Bételgeuse est l’une des étoiles massives les plus proches de la Terre, à environ 700 années-lumière. C’est une vieille étoile qui a atteint le stade où elle brille d’un rouge terne et se dilate, le noyau chaud n’ayant qu’une emprise gravitationnelle ténue sur ses couches externes. L’étoile a quelque chose qui ressemble à un battement de cœur, bien qu’extrêmement lent et irrégulier. Au fil du temps, l’étoile traverse des périodes où sa surface se dilate puis se contracte.

Les astronomes ont remarqué la baisse prononcée de la lumière de Bételgeuse en décembre 2019 ; la différence était même visible à l’œil nu. Et la gradation a persisté, diminuant la luminosité de 35% à la mi-février avant de s’éclaircir à nouveau en avril 2020. Les astronomes se sont étonnés du phénomène et se sont demandé si c’était un signe que l’étoile était sur le point de devenir une supernova.

Les télescopes pointés sur le géant ont pu déterminer que, plutôt qu’une baisse de luminance nette et uniforme, la gradation de Bételgeuse était inégalement répartie, donnant à l’étoile une forme étrange et écrasée vue de la Terre. Les données UV du télescope spatial Hubble, combinées à des observations ponctuelles au sol, ont également indiqué qu’un gros rot a formé un nuage de poussière près de l’étoile. Ces découvertes ont aidé les scientifiques à réduire les explications les plus probables à deux : une zone froide de courte durée sur la surface sud de l’étoile (semblable à une tache solaire) ou un amas de poussière rendant l’étoile plus sombre pour les observateurs sur Terre.

Les auteurs de l’article de juin dans Nature ont conclu que la poussière était le principal coupable, mais la poussière est liée à la brève émergence d’un point froid. Comme l’ont révélé les images capturées par le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) en janvier et mars 2020, une bulle de gaz a été éjectée et poussée plus loin par la pulsation vers l’extérieur de l’étoile.

Lorsqu’une zone froide due à la convection est apparue à la surface, la baisse de température locale était suffisante pour condenser les éléments les plus lourds (comme le silicium) en poussière solide, formant un voile qui masquait la luminosité de l’étoile dans son hémisphère sud. Les astronomes ont émis l’hypothèse qu’une expulsion similaire de poussière d’étoiles froides pourrait fournir les éléments constitutifs de nouvelles planètes.

Preuve spectroscopique d'une grande tache sur la gradation Bételgeuse.

Dans ce dernier article, des scientifiques des observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC) ont décidé d’examiner de plus près le spectre de l’étoile dans le proche infrarouge sur la base d’observations glanées à l’observatoire Weihai de Shanghai au cours de la période de gradation. Pour ce faire, l’équipe a développé une nouvelle technique pour déterminer les températures effectives des supergéantes rouges comme Bételgeuse.

« Notre méthode est basée sur la mesure des raies moléculaires de l’oxyde de titane (TiO) et du cyanure (CN) dans les spectres stellaires », a déclaré la co-auteure Sofya Alexeeva de NAOC. « Plus une étoile est froide, plus ces molécules peuvent se former et survivre dans son atmosphère, et les raies moléculaires sont plus fortes dans le spectre stellaire. Dans une atmosphère plus chaude, ces molécules se dissocient facilement et ne survivent pas. »

Cette analyse a révélé un refroidissement spectaculaire pendant la période de gradation d’environ 170 Kelvin, de 3646 K (6103 F) à 3476 K (5797 F), que les auteurs attribuent à la formation de grandes cellules convectives sur la surface stellaire. Alexeeva et al. suggèrent que ce refroidissement était probablement limité à une grande tache sombre, par opposition au refroidissement de l’étoile entière. Les modèles proposés dans les deux articles, publiés à deux mois d’intervalle, ne sont pas en conflit en ce qui concerne la quantité de Betelgeuse refroidie, et ils ne diffèrent que par la force avec laquelle ils évaluent chacun le rôle de la poussière dans la gradation.

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