Catégories
Espace et Galaxies

Des taches d'étoiles géantes sont probablement à l'origine de la gradation de Betelgeuse

Bételgeuse - un géant avec des imperfections

Red Supergiant: une impression d'artiste de Betelgeuse. Sa surface est couverte de grandes taches étoilées qui réduisent sa luminosité. Au cours de leurs pulsations, ces étoiles libèrent régulièrement du gaz dans leur environnement, qui se condense en poussière. Crédit: département graphique MPIA

Bételgeuse, l'étoile brillante de la constellation d'Orion, a fasciné les astronomes ces derniers mois en raison de sa baisse inhabituellement forte de la luminosité. Les scientifiques ont discuté d'un certain nombre de scénarios essayant d'expliquer son comportement. Une équipe dirigée par Thavisha Dharmawardena de l'Institut Max Planck pour l'astronomie a montré que des taches d'étoiles inhabituellement grandes à la surface de Bételgeuse ont probablement provoqué la gradation. Leurs résultats excluent la conjecture précédente selon laquelle c'était de la poussière, récemment éjectée par Bételgeuse, qui a obscurci l'étoile.


Les étoiles géantes rouges comme Betelgeuse subissent de fréquentes variations de luminosité. Cependant, la chute frappante de la luminosité de Bételgeuse à environ 40% de sa valeur normale entre octobre 2019 et avril 2020 a surpris les astronomes. Les scientifiques ont développé différents scénarios pour expliquer ce changement dans la luminosité de l'étoile, qui est visible à l'œil nu et à près de 500 années-lumière. Certains astronomes ont même spéculé sur une supernova imminente. Une équipe internationale d'astronomes dirigée par Thavisha Dharmawardena de l'Institut Max Planck pour l'astronomie à Heidelberg a maintenant démontré que les variations de température dans la photosphère, c'est-à-dire la surface lumineuse de l'étoile, provoquaient une baisse de la luminosité. La source la plus plausible pour de tels changements de température sont de gigantesques taches d'étoiles fraîches, similaires aux taches solaires, qui, cependant, couvrent 50 à 70% de la surface de l'étoile.

"Vers la fin de leur vie, les étoiles deviennent des géantes rouges", explique Dharmawardena. "Alors que leur approvisionnement en carburant s'épuise, les processus changent par lesquels les étoiles libèrent de l'énergie." En conséquence, ils gonflent, deviennent instables et pulsent avec des périodes de centaines, voire de milliers de jours, que nous considérons comme une fluctuation de la luminosité. Bételgeuse est une soi-disant Supergéante rouge, une étoile qui, par rapport à notre soleil, est environ 20 plus massive et environ 1000 fois plus grande. S'il était placé au centre du système solaire, il atteindrait presque l'orbite de Jupiter.

En raison de sa taille, l'attraction gravitationnelle à la surface de l'étoile est moindre que sur une étoile de même masse mais avec un rayon plus petit. Par conséquent, les pulsations peuvent éjecter les couches externes d'une telle étoile relativement facilement. Le gaz libéré se refroidit et se développe en composés que les astronomes appellent la poussière. C'est pourquoi les étoiles géantes rouges sont une source importante d'éléments lourds dans l'Univers, à partir desquels les planètes et les organismes vivants évoluent finalement. Les astronomes ont précédemment considéré la production de poussière absorbant la lumière comme la cause la plus probable de la forte baisse de la luminosité.

Bételgeuse - un géant avec des imperfections

Clair et sombre: ces images haute résolution de Bételgeuse montrent la répartition de la luminosité de la lumière visible à sa surface avant et pendant son assombrissement. En raison de l'asymétrie, les auteurs concluent qu'il existe d'énormes pots d'étoiles. Les images ont été prises par la caméra SPHERE de l'Observatoire européen austral (ESO). Crédit: ESO / M. Montargès et al.

Pour tester cette hypothèse, Thavisha Dharmawardena et ses collaborateurs ont évalué les données nouvelles et archivistiques de l'Atacama Pathfinder Experiment (APEX) et du télescope James Clerk Maxwell (JCMT). Ces télescopes mesurent le rayonnement de la gamme spectrale des ondes submillimétriques (rayonnement térahertz), dont la longueur d'onde est mille fois supérieure à celle de la lumière visible. Invisibles à l'œil, les astronomes les utilisent depuis un certain temps pour étudier la poussière interstellaire. Une poussière fraîche brille en particulier à ces longueurs d'onde.

"Ce qui nous a surpris, c'est que Betelgeuse est devenu 20% plus sombre même dans la gamme des ondes submillimétriques", rapporte Steve Mairs de l'Observatoire de l'Asie de l'Est, qui a collaboré à l'étude. L'expérience montre qu'un tel comportement n'est pas compatible avec la présence de poussière. Pour une évaluation plus précise, elle et ses collaborateurs ont calculé l'influence de la poussière sur les mesures dans cette gamme spectrale. Il s'est avéré qu'en effet, une réduction de la luminosité dans la gamme inférieure au millimètre ne peut pas être attribuée à une augmentation de la production de poussière. Au lieu de cela, l'étoile elle-même a dû provoquer le changement de luminosité mesuré par les astronomes.

Les lois physiques nous disent que la luminosité d'une étoile dépend de son diamètre et surtout de sa température de surface. Si seule la taille de l'étoile diminue, la luminosité diminue également dans toutes les longueurs d'onde. Cependant, les changements de température affectent différemment le rayonnement émis le long du spectre électromagnétique. Selon les scientifiques, l'assombrissement mesuré en lumière visible et en ondes submillimétriques est donc la preuve d'une diminution de la température moyenne de surface de Betelgeuse, qu'ils quantifient à 200 K (ou 200 ° C).

"Cependant, une distribution de température asymétrique est plus probable", explique le co-auteur Peter Scicluna de l'Observatoire européen austral (ESO). «Les images haute résolution correspondantes de Bételgeuse de décembre 2019 montrent des zones de luminosité variable. Avec notre résultat, ceci est une indication claire d'énormes taches d'étoiles couvrant entre 50 et 70% de la surface visible et ayant une température plus basse que la photosphère plus lumineuse . " Les taches stellaires sont courantes dans les étoiles géantes, mais pas à cette échelle. On ne sait pas grand-chose de leur durée de vie. Cependant, les calculs du modèle théorique semblent compatibles avec la durée de la baisse de luminosité de Betelgeuse.

Nous savons du soleil que la quantité de taches augmente et diminue dans un cycle de 11 ans. Il n'est pas certain que les étoiles géantes aient un mécanisme similaire. Une indication à cela pourrait être le minimum de luminosité précédent, qui était également beaucoup plus prononcé que ceux des années précédentes. "Les observations des prochaines années nous diront si la forte diminution de la luminosité de Betelgeuse est liée à un cycle ponctuel. En tout cas, Betelgeuse restera un objet passionnant pour de futures études", conclut Dharmawardena.


Le télescope de l'ESO voit la surface de la sombre Betelgeuse


Plus d'information:
Thavisha E. Dharmawardena et al. Betelgeuse Fainter in the Submillimeter Too: An Analysis of JCMT and APEX Monitoring during the Recent Optical Minimum, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10,3847 / 2041-8213 / ab9ca6

Fourni par
Société Max Planck

Citation:
Des taches d'étoiles géantes sont probablement à l'origine de la gradation de Betelgeuse (2020, 29 juin)
récupéré le 29 juin 2020
depuis https://phys.org/news/2020-06-giant-star-betelgeuse-dimming.html

Ce document est soumis au droit d'auteur. Hormis toute utilisation équitable aux fins d'études ou de recherches privées, aucun
une partie peut être reproduite sans la permission écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *