Première observation du compagnon stellaire de Bételgeuse

L’étoile Bételgeuse, visible à l’œil nu dans la constellation d’Orion, est bien connue du grand public. Immense, brillante, rougeâtre, elle intrigue depuis des siècles par ses variations de luminosité. Aujourd’hui, une équipe d’astronomes a confirmé l’existence d’un compagnon stellaire caché à proximité immédiate de cette supergéante rouge. Une hypothèse longtemps évoquée… mais jamais prouvée jusqu’ici.

Qu’est-ce que Bételgeuse ?

Bételgeuse est une étoile supergéante rouge, environ 1 000 fois plus grande que notre Soleil. Elle est aussi l’une des plus brillantes du ciel nocturne, située à environ 548 années-lumière de la Terre. Depuis l’Antiquité, les astronomes ont observé que sa luminosité changeait régulièrement. On connaît deux cycles principaux :

un cycle rapide d’environ 400 jours, lié à des pulsations internes,
un cycle plus lent d’environ 6 ans, dont la cause restait mystérieuse.

Image de Bételgeuse prise en 2020 pour observer sa luminosité. Crédit: ESO

Une énigme ancienne… enfin résolue

De nombreux scientifiques soupçonnaient qu’un compagnon stellaire, une étoile plus petite gravitant autour de Bételgeuse, pouvait expliquer ce second cycle. Mais Bételgeuse est si grande, lumineuse et enveloppée de gaz et de poussière que détecter un tel objet à proximité immédiate est extrêmement difficile.

C’est grâce à l’instrument ‘Alopeke, installé sur le télescope Gemini North à Hawaï, qu’une équipe dirigée par Steve Howell (NASA Ames Research Center) a pu observer ce compagnon pour la première fois, en novembre 2023. Cet instrument utilise une technique appelée imagerie speckle, qui prend des milliers d’images très rapides pour neutraliser les effets de la turbulence de l’atmosphère terrestre. Cette méthode permet d’atteindre une résolution extrême, capable de séparer deux objets très proches dans le ciel

Le télescope Gemini Nord et ses voisins — Le télescope Gemini Nord se trouve parmi d’autres télescopes à Hawaï. Crédit : International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/A. Hara

Les astronomes ont planifié leur observation au moment où le compagnon devait se trouver le plus éloigné possible de la brillante surface de Bételgeuse, selon les calculs de son orbite. C’est ainsi qu’ils ont détecté un point lumineux très faible, à seulement 52 millisecondes d’arc, soit environ 4 unités astronomiques (la distance Terre-Soleil), du centre de Bételgeuse.

Qui est ce compagnon ?

Ce compagnon est une étoile jeune, probablement de type spectral A ou B, beaucoup plus petite que Bételgeuse. Elle est environ 6 000 fois moins lumineuse dans le visible. Sa masse est estimée à 1,5 fois celle du Soleil. Fait étonnant : elle se trouve à l’intérieur même de l’atmosphère étendue de Bételgeuse. Une telle configuration est extrêmement rare et jamais observée aussi clairement.

Bételgeuse et son compagnon stellaire — Grâce à l’instrument « Alopeke » des astronomes ont découvert une étoile compagnon sur une orbite incroyablement serrée autour de Bételgeuse. Crédit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA – Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

Pourquoi c’est important

Une énigme résolue : Cette découverte permet d’expliquer les variations de luminosité à long terme de Bételgeuse. L’étoile compagnon perturbe l’atmosphère de Bételgeuse et contribue à la formation de poussière, affectant sa brillance vue depuis la Terre.
Un laboratoire cosmique : Bételgeuse est en fin de vie et pourrait exploser en supernova dans les prochaines dizaines de milliers d’années. Étudier ce système binaire est une occasion unique de mieux comprendre comment les étoiles massives évoluent avant leur effondrement final.
Une avancée technologique : Cette détection montre la puissance des télescopes terrestres de nouvelle génération, capables de rivaliser avec les télescopes spatiaux pour certains types d’observations.

Bételgeuse et son compagnon stellaire Orion — Cette découverte répond à la question millénaire de savoir pourquoi cette célèbre étoile connaît des variations périodiques de luminosité d’environ six ans, et offre un aperçu des mécanismes physiques à l’origine d’autres supergéantes rouges variables. L’étoile compagnon apparaît ici en bleu car, d’après l’analyse de l’équipe, il s’agit probablement d’une étoile de type A ou B, toutes deux bleu-blanc en raison de leurs températures élevées. Crédit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA – Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

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Et maintenant ?

Les scientifiques veulent confirmer cette découverte par de nouvelles observations, notamment en novembre 2027, lorsque le compagnon sera à nouveau bien positionné pour être vu. L’objectif est de :