Bételgeuse a-t-elle avalé une autre étoile il y a 100 000 ans ?

Vue d'artiste de Bételgeuse. Crédit : A.Dagan/C&E
Selon une équipe américaine, l'une des étoiles les plus brillantes du ciel pourrait être le résultat de la fusion de deux astres il y a 100 000 ans. Une hypothèse fascinante, mais fragile.

Dans la constellation d'Orion, Bételgeuse est une supergéante rouge facilement reconnaissable par sa teinte et son brillant éclat. C'est une étoile en fin de vie qui est destinée à exploser en supernova pour céder la place à une étoile à neutrons, demain ou dans dix mille ans, et qui est si grande qu'elle s'étendrait jusqu'à la Ceinture d'astéroïde si on l'installait à la place du Soleil.

Pour l'astrophysicien Craig Wheeler (université du Texas à Austin), c'est peut-être aussi une étoile gloutonne, qui a dévoré un soleil à une époque où les Hommes taillaient encore le silex au pied des grottes. « La fusion aurait produit la structure annulaire que l'on observe aujourd'hui non loin de l'étoile », souligne le chercheur dans l'article qu'il signe avec une équipe d'étudiants dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Une vitesse de rotation atypique

À l'origine de sa réflexion, l'observation d'un fait étonnant pour une étoile aussi vaste que Bételgeuse : sa grande vitesse de rotation. Généralement, les étoiles qui comme elles ont gonflé tournent lentement, car leur rotation s'est ralentie à mesure qu'elles se sont étendues. C'est une simple application du principe du patineur, qui veut qu'un patineur en train de tourner sur lui-même ralentisse lorsqu'il ouvre les bras (en vertu de la conservation du moment cinétique). Pourquoi Bételgeuse ferait-elle exception ?

La constellation d'Orion abrite l'étoile Bételgeuse (en haut à gauche du grand trapèze
au centre de l'image).
© E. Beaudoin/C&E

« Un modèle simple suggère que la rotation actuelle de Bételgeuse s'explique si l'étoile est née avec un compagnon de 1 masse solaire, avec qui elle a fusionné pendant qu'elle enflait », répond Craig Wheeler. C'est la quantité de rotation attachée à la petite étoile en orbite, transmise à Bételgeuse, qui l'aurait accélérée.

Une étoile agitée

Problème : cet élégant scénario n'est valable que si Bételgeuse possède effectivement une rotation anormalement rapide. Si la géante tourne lentement sur elle-même – comme il est naturel pour ce type d'étoile enflée –, alors il n'a plus lieu d'être...

Or justement, « la surface de Bételgeuse est agitée par des mouvements de matière convectifs considérables, et elle n’est pas homogène. Cela rend la mesure de sa vitesse de rotation très difficile, voire impossible », prévient l'astrophysicien Pierre Kervella (observatoire de Paris). Autrement dit, la mesure de 15 km/s en surface sur laquelle s'appuient Craig Wheeler et son équipe n'est « pas fiable du tout ».

Fin de l'histoire ? Pas tout à fait. D'une part, parce que les étoiles massives vivent effectivement en couple (voire en trio et au-delà). Et d'autre part, parce que lorsqu'une telle étoile devient une supergéante, elle grandit tellement qu'elle peut réellement absorber son compagnon. Selon certains chercheurs, 19% des étoiles massives solitaires résulteraient ainsi de fusions d'astres plus petits.

La vie de couple

« Que cela se soit passé pour Bételgeuse est théoriquement possible », explique Pierre Kervella. Quant à la datation proposée par Wheeler, elle est cohérente avec la distance à Bételgeuse de la structure annulaire, bien que son origine puisse s'expliquer autrement. Cependant, deux étoiles peuvent aussi se toucher, et partager un temps une enveloppe commune, sans pour autant finalement fusionner. Pour qu'il y ait une véritable fusion, il faut des conditions bien précises... qui ne sont pas discutées dans l'article de Craig Wheeler.

Bételgeuse et son environnement observés dans l'infrarouge
par le satellite Herschel.
© ESA

En particulier, « il y a certainement d’abord un transfert important de matière entre la supergéante et son compagnon. Ce dernier grandit alors et augmente en masse, au détriment de la supergéante. L’évolution des deux étoiles est alors grandement affectée, et pas seulement leur vitesse de rotation. Ce n'est pas traité dans la modélisation présentée ici », précise Pierre Kervella.

Pour le moment, l'hypothèse d'une fusion de Bételgeuse avec une étoile plus petite, il y a 100 000 ans, reste donc fragile. Craig Wheeler promet d'attaquer le problème par un autre biais (en analysant les vibrations de la supergéante). Tenace, il invite aussi ses collègues astronomes à poursuivre, et surtout à affermir, leurs observations de la rotation de Bételgeuse.

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