Des astronomes ont capturé ce qu’ils décrivent comme l’image la plus nette à ce jour d’un compagnon de Bételgeuse, la supergéante rouge d’Orion, après près d’un siècle de recherche. L’étoile candidate, baptisée Bételgeuse B, aurait une masse d’environ deux à trois fois celle du Soleil, plus lourde que la masse d’environ une masse solaire que suggéraient les prédictions antérieures, selon une équipe dirigée par Miguel Montargès de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire européen austral.
La détection repose sur des observations réalisées en décembre 2024 avec l’instrument SPHERE du Very Large Telescope de l’ESO au Chili, programmées au moment où le compagnon était prédit à sa séparation maximale de Bételgeuse. Les résultats paraissent dans une Lettre à la rédaction d’Astronomy & Astrophysics, et le communiqué de presse de l’ESO du 28 juillet présente ce travail comme la conclusion d’une quête vieille d’un siècle. Les variations de luminosité de l’étoile avaient depuis longtemps conduit les astronomes à proposer l’existence d’un compagnon, mais celui-ci n’avait jamais été confirmé directement.
Dans les nouvelles données, Bételgeuse B a été détectée avec un rapport signal sur bruit de 6,1 selon une première méthode d’analyse et de 5,1 selon une seconde, à une séparation projetée de 52,32 ± 0,18 millisecondes d’arc de l’étoile primaire, avec un angle de position de 117,12 ± 0,60 degrés. Le compagnon a été imagé directement, ce qui signifie que la lumière de l’étoile elle-même a été détectée plutôt qu’inférée à partir de ses effets gravitationnels. Les indices antérieurs comprenaient une détection préliminaire avec le télescope Gemini North à Hawaï, et deux études de 2024 avaient prédit l’élongation maximale de décembre 2024.
En supposant que les deux étoiles se soient formées ensemble, l’équipe estime que le compagnon est une jeune étoile de la séquence principale de 2,6 à 3,1 masses solaires, de type spectral B8.5V à B9.5V. En utilisant une distance de 168 parsecs pour le système, la séparation observée correspond à un demi-grand axe orbital minimal d’environ 8,8 unités astronomiques et à une période orbitale minimale d’environ 5,5 à 5,9 ans, cohérente avec la périodicité de 2 200 jours (environ six ans) observée dans la luminosité de Bételgeuse, qui avait été proposée comme preuve de l’existence d’un compagnon.
Les auteurs restent prudents sur ce que le résultat établit et n’établit pas. La confirmation formelle que Bételgeuse B est gravitationnellement liée à l’étoile primaire attend une seconde époque d’observation, dans environ un an, lorsque le compagnon devrait apparaître de l’autre côté de l’étoile. L’article désigne systématiquement l’objet comme un candidat. Les auteurs notent également que la distance de Bételgeuse est contestée : adopter une distance de parallaxe radio de 222 parsecs au lieu des 168 parsecs fondés sur l’astérosismologie ferait passer la période orbitale impliquée à environ 8,2 à 8,7 ans, ce qui ne correspondrait plus à la périodicité de 2 200 jours. Ils concluent que la distance plus courte correspond mieux à l’hypothèse du compagnon.
La découverte soulève aussi des questions sur le mécanisme à l’origine des variations de luminosité de Bételgeuse. L’équipe a testé si le compagnon pouvait assombrir l’étoile en sublimant la poussière circumstellaire sur son passage, et a constaté que l’effet pourrait produire au plus environ 0,1 magnitude de modulation, bien moins que la variation d’environ 0,5 magnitude observée. Elle propose plutôt que les variations de luminosité à longue période proviennent principalement d’effets dynamiques, comme le suggéraient des études antérieures.
La nouvelle image s’inscrit aussi dans une énigme plus vaste concernant les supergéantes rouges. Environ un quart à un tiers des supergéantes rouges présentent de longues périodes secondaires comme celle de Bételgeuse, et la détection ici conforte l’idée qu’au moins certaines de ces périodicités signalent des compagnons cachés. Les auteurs suggèrent que ce résultat fait des longues périodes secondaires une voie prometteuse pour trouver des compagnons autour de ces étoiles évoluées, dont les surfaces brillantes et actives les rendent plus difficiles à étudier comme binaires que leurs homologues de la séquence principale.
Bételgeuse, une étoile d’environ 16,5 à 19 masses solaires qui devrait mourir dans une explosion de supernova, s’est fortement assombrie en 2019 et 2020, suscitant des spéculations sur une explosion imminente. Les travaux antérieurs de Montargès ont montré que cet épisode avait été causé par un nuage de poussière masquant l’étoile. La question de savoir si le compagnon nouvellement imagé influence l’évolution de la supergéante rouge ou son explosion finale est désormais une question ouverte que la détection soulève, selon les auteurs. L’équipe comprenait des astronomes de France, des Pays-Bas, d’Allemagne, des États-Unis, de Belgique et du Chili, ainsi que deux observateurs amateurs de l’American Association of Variable Star Observers qui ont contribué des mesures photométriques.
Traduit par Lydie
Sources
1. ESO, “Astronomers find strongest evidence yet that Betelgeuse has a companion”: https://www.eso.org/public/news/eso2611/
2. Montargès et al., “VLT/SPHERE imaging of the candidate companion of Betelgeuse”, Astronomy & Astrophysics (eso2611a): https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2611/eso2611a.pdf
3. Universe Today, “It Took a Century, but Astronomers Imaged Betelgeuse’s Companion”: https://www.universetoday.com/articles/it-took-a-century-but-astronomers-imaged-betelgeuses-companion