Betelgeuse est l'une des étoiles les plus brillantes du ciel nocturne et la supergiante rouge la plus proche de la Terre. Il a un énorme volume, couvrant un rayon d'environ 700 fois celui du soleil. Bien qu'il ait seulement dix millions d'années, ce qui est considéré comme jeune par les normes d'astronomie, il est tard dans sa vie.
Situés dans l'épaule de la constellation Orion, les gens ont observé Betelgeuse à l'œil nu pendant des millénaires, remarquant que l'étoile change de luminosité au fil du temps. Les astronomes ont établi que Betelgeuse a une période principale de variabilité d'environ 400 jours et une période secondaire plus étendue d'environ six ans.
En 2019 et 2020, il y a eu une forte diminution de la luminosité de Betelgeuse – un événement appelé la «grande gradin». L'événement a conduit certains à croire qu'une mort de supernova approchait rapidement, mais les scientifiques ont pu déterminer que la gradation a été causée par un grand nuage de poussière éjecté de Betelgeuse.
Le grand mystère de gradin a été résolu, mais l'événement a suscité un regain d'intérêt pour l'étude de Betelgeuse, ce qui a provoqué de nouvelles analyses de données d'archives sur l'étoile.
Une analyse a conduit les scientifiques à proposer que la cause de la variabilité à six ans de Betelgeuse est la présence d'une étoile complémentaire. Mais lorsque le télescope spatial Hubble et l'observatoire de rayons X Chandra ont recherché ce compagnon, aucune détection n'a été effectuée.
La star de compagnon a maintenant été détectée pour la première fois par une équipe d'astrophysiciens dirigée par Steve Howell, un chercheur principal au NASA Ames Research Center. Ils ont observé Betelgeuse à l'aide d'un imageur de taches appelé «Alopeke.
«Alopeke, qui signifie Fox en hawaïen, est … monté sur le télescope nord des Gémeaux, la moitié de l'observatoire international des Gémeaux.
L'imagerie Speckle est une technique d'imagerie astronomique qui utilise des temps d'exposition très courts pour geler les distorsions des images causées par l'atmosphère de la Terre. Cette technique permet une haute résolution qui, lorsqu'elle est combinée avec la puissance de collecte de lumière du miroir de 8,1 mètres de Gemini North, a permis à la légèreté de Betelgeuse de détecter directement.
L'analyse de la lumière de la star de compagnon a permis à Howell et à son équipe de déterminer les caractéristiques de la star de compagnon. L'œuvre a été publiée dans Les lettres de journal astrrophysique.
Ils ont constaté que c'est six amplitudes plus faibles que Betelgeuse dans la plage de longueur d'onde optique, elle a une masse estimée d'environ 1,5 fois celle du soleil, et il semble être une étoile de pré-main-séquence de type A ou B – une étoile chaude, jeune-blanche-blanc qui n'a pas encore initié une étoile d'hydrogène dans son noyau.
Le compagnon est à une distance relativement proche de la surface de Betelgeuse – environ quatre fois la distance entre la Terre et le Soleil. Cette découverte est la première fois qu'un compagnon stellaire proche est détecté en orbite en orbitere une étoile supergante. Encore plus impressionnant – le compagnon orbite bien dans l'atmosphère étendue externe de Betelgeuse, prouvant les incroyables capacités de résolution d'Alopeke.
« La capacité de Gemini North à obtenir des résolutions angulaires élevées et des contrastes nets a permis à la compagne de Betelgeuse de détecter directement », explique Howell. En outre, il explique qu'Alopeke a fait ce qu'aucun autre télescope n'a fait auparavant: « Les papiers qui prédisaient le compagnon de Betelgeuse pensaient que personne ne pourrait probablement jamais l'imaginer. »
Cette découverte fournit une image plus claire de la vie et de la mort future de ce supergiant rouge. Betelgeuse et son star compagnon sont probablement nés en même temps. Cependant, l'étoile compagnon aura une durée de vie raccourcie car les forces de marée fortes le feront en spirale dans Betelgeuse et atteindront sa disparition, qui estime que les scientifiques se produiront dans les 10 000 prochaines années.
La découverte aide également à expliquer pourquoi des étoiles supergiantes rouges similaires pourraient subir des changements périodiques dans leur luminosité à l'échelle de nombreuses années. Howell partage son espoir d'études supplémentaires dans ce domaine, disant: « Cette détection était à l'extrême de ce qui peut être accompli avec les Gémeaux en termes d'imagerie à haute résolution angulaire, et cela a fonctionné. Cela ouvre maintenant la porte à d'autres activités d'observation de nature similaire. »
Martin Still, le directeur du programme NSF pour l'Observatoire international des Gémeaux ajoute: « Les capacités de taches fournies par l'Observatoire international des Gémeaux continuent d'être un outil spectaculaire, ouvert à tous les astronomes pour un large éventail d'applications d'astronomie. La fourniture de la solution au problème de bételge qui a été interrompu pendant des centaines d'années. »
Une autre occasion d'étudier le compagnon stellaire de Betelgeuse se produira en novembre 2027 à son retour à sa séparation la plus éloignée de Betelgeuse, et donc plus facile à détecter. Howell et son équipe attendent avec impatience les observations de Betelgeuse avant et pendant cet événement pour mieux limiter la nature du compagnon.
