Astronomie

Pourquoi SWAN est-il obscurcissant ?

Pourquoi SWAN est-il obscurcissant ?


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La comète SWAN C/2020 F8 passe près de la Terre, mais d'après Wikipedia

La comète s'est légèrement atténuée depuis le 3 mai.

On s'attendait à ce qu'il atteigne la magnitude 3 en mai, mais devrait maintenant se rapprocher de la magnitude 5.

Quelle est la cause de cette gradation ?


SWAN semble être sur une orbite parabolique. Cela signifie que c'est la première fois qu'elle interagit avec le Soleil, ce qui en fait une "nouvelle" comète. Les nouvelles comètes sont recouvertes d'une couche d'éléments très volatils qui se vaporiseront assez rapidement lorsque la comète sera encore loin du Soleil. Cela provoque une augmentation de la luminosité. Mais une fois que ces éléments très volatils sont partis, il cesse de devenir plus brillant et la luminosité de la comète peut même diminuer.

En plus de cela, il perd principalement du gaz, de sorte que sa queue n'est pas aussi visible que s'il s'agissait d'une queue de poussière.

(Extrait de cet article, en français)


La nouvelle comète SWAN pourrait bientôt disparaître de la vue

Au cours des deux prochaines semaines, nous aurons la chance de voir une nouvelle comète passer devant le soleil.

Le nom de la comète est SWAN, acronyme de la caméra Solar Wind Anisotropies de l'Observatoire solaire et héliosphérique (SOHO) de la NASA. Officiellement désignée sous le nom de C/2020 F8, la comète a été découverte par l'astronome amateur australien Michael Mattiazzo, alors qu'il explorait l'imagerie SWAN le 25 mars.

La comète SWAN a d'abord attiré l'attention de Mattiazzo car elle subissait apparemment une explosion soudaine d'hydrogène gazeux - quelque chose que l'instrument SWAN de SOHO est particulièrement bien adapté pour capter. La glace d'eau du noyau de la comète s'évapore à mesure que la comète s'approche du soleil. Le rayonnement ultraviolet solaire sépare les molécules d'eau et les atomes d'hydrogène libérés brillent dans la lumière ultraviolette.

La comète était à 135 millions de miles (217 millions de kilomètres) du soleil lorsque Mattiazzo l'a vue pour la première fois, mais elle finira par se trouver à moins de 40,2 millions de miles (64,6 millions de km) de notre étoile lorsqu'elle arrivera à son périhélie, son point le plus proche du soleil, le 27 mai.

En parcourant Internet, j'ai vu des commentaires sur la comète SWAN la décrivant comme (potentiellement) en train de présenter un "magnifique" spectacle dans les prochains jours, et comment elle pourrait être la "meilleure comète depuis des années" ou la "plus brillante depuis des décennies".

Désolé si je ressemble à la couverture mouillée à la fête, les amis, mais il me semble que beaucoup de ceux qui considèrent la comète SWAN comme une possible pièce maîtresse céleste oublient certaines des vieilles bases de la prévision de ce que beaucoup de comètes ont tendance à faire : nous, et le plus souvent finissent par sous-performer et décevoir.

C'est ainsi que les comètes saluent : en remuant la queue ! Salut les Terriens !#SuivezLaComète ! https://t.co/xpdOFvvNUn5 mai 2020

Ces derniers jours, des images très impressionnantes de la comète SWAN ont fait le tour de différents sites d'astronomie, montrant toutes une comète avec une grosse tête rougeoyante (appelée la "coma"), traînée par une longue et belle queue arachnéenne.

Je suis sûr qu'un seul regard sur ces photographies, combiné à la promesse que les spectateurs pourraient voir un tel spectacle de leurs propres yeux, en fera faire un effort particulier pour sortir et le voir par eux-mêmes.

Mais ce que vous voyez sur ces photographies n'est pas ce que vous allez obtenir.


La luminosité de Bételgeuse s'est estompée, et on comprend enfin pourquoi

La «grande atténuation de Bételgeuse», qui a eu lieu entre octobre 2019 et avril 2020, a été supposée être le point de départ d'une explosion de supernova.

Publié: 16 juin 2021 à 16:00

Les astronomes ont découvert la cause du « Grand obscurcissement de Bételgeuse » : un nuage de poussière nous le dissimulant partiellement.

En tant que l'une des plus grandes étoiles visibles à l'œil nu, la supergéante rouge Bételgeuse est un spectacle familier aux astronomes professionnels et amateurs. C'est peut-être pourquoi c'était si surprenant lorsque la luminosité de l'étoile a commencé à baisser en octobre 2019.

En février 2020, l'étoile, qui marque l'épaule droite dans la constellation d'Orion, avait atteint un niveau record de seulement 40% de sa luminosité habituelle.

Cette chute spectaculaire a suscité des spéculations selon lesquelles Bételgeuse était sur le point de devenir une supernova – c'est-à-dire d'atteindre la fin de sa vie en tant que supergéante rouge, de s'effondrer, puis de rebondir dans une explosion de feu si brillante que nous pourrions même la voir pendant la journée . Il n'était pas immédiatement clair pour les astronomes si c'était le cas, car aucune supernova n'a été observée dans notre Galaxie depuis que l'astronome Johannes Kepler en a vu une en 1604.

Mais cela ne s'est jamais produit, et en avril 2020, Bételgeuse était revenue à la normale. Maintenant, des images de l'étoile, prises avec le très grand télescope de l'Observatoire européen austral, ainsi que des données de l'instrument GRAVITY, ont révélé ce qui lui est arrivé.

"Nous avons directement assisté à la formation de ce qu'on appelle la poussière d'étoile", a déclaré le Dr Miguel Montargès, de l'Observatoire de Paris, en France, et de la KU Leuven, en Belgique. "Pour une fois, nous voyions l'apparence d'une étoile changer en temps réel sur une échelle de semaines."

La surface de Bételgeuse est en constante évolution. Des bulles de gaz géantes se développent, rétrécissent et se déplacent à l'intérieur de l'étoile, et parfois elle en fait un rot. Avant le début de la Grande Diminution, Bételgeuse a libéré l'une de ces bulles. Ensuite, une partie de la surface de l'étoile s'est refroidie et cette baisse de température a permis au gaz de se refroidir suffisamment pour se condenser en poussière solide.

En savoir plus sur l'astronomie :

"La poussière expulsée des étoiles évoluées froides, comme l'éjection dont nous venons d'être témoins, pourrait devenir les éléments constitutifs des planètes terrestres et de la vie", a déclaré Emily Cannon, doctorante à la KU Leuven.

« En regardant les étoiles la nuit, ces minuscules points de lumière scintillants semblent perpétuels. L'obscurcissement de Bételgeuse brise cette illusion.

Questions et réponses des lecteurs : Qu'est-ce qui déclenche les explosions de supernova ?

Question de : Matt Bell, Southampton

Bien qu'il existe de nombreuses classifications des supernovae, il existe deux mécanismes de base qui entraînent l'éclatement des étoiles. Le premier implique l'accumulation de matière dans une étoile naine blanche, l'état évolutif final extrêmement dense de la plupart des étoiles normales. Ce matériel supplémentaire pourrait provenir d'une fusion avec ou par simple accumulation d'une étoile proche. Au fur et à mesure que ce matériau s'accumule sur la naine blanche, sa température centrale augmente jusqu'à ce qu'une réaction nucléaire incontrôlée se produise. En une fraction de seconde, la majeure partie de la naine blanche subit une fusion nucléaire, faisant éclater l'étoile dans le processus.

L'autre façon pour une supernova de s'enflammer est l'effondrement d'un noyau stellaire de masse élevée. Lorsque l'étoile atteint la fin de sa vie, le combustible nucléaire s'épuise, la source d'énergie s'éteint et la pression qui maintient l'étoile contre la gravité disparaît. Le noyau s'effondre presque instantanément, provoquant une libération catastrophique d'énergie qui détruit l'étoile. Cependant, si la masse du noyau est suffisamment élevée, l'étoile peut devenir une étoile à neutrons ou un trou noir avec peu d'énergie rayonnée.


Henrietta Swan Leavitt - née le jour de l'indépendance il y a un siècle et demi - a mené des recherches qui ont conduit à deux des découvertes les plus surprenantes et les plus importantes de l'histoire de l'astrophysique tout en travaillant à l'observatoire du Harvard College à Cambridge, qui fait maintenant partie du Harvard-Smithsonian Center pour l'Astrophysique (CfA).

Leavitt a effectué une analyse méticuleuse des étoiles pulsantes appelées variables céphéides à la fin du 19e et au début du 20e siècle. Elle a utilisé ces observations pour développer un nouvel outil puissant et durable pour estimer les distances des étoiles et des galaxies, une avancée cruciale pour comprendre la taille et l'évolution de l'univers que les astronomes de l'époque avaient du mal à accomplir.

Après la mort de Leavitt en 1921, Edwin Hubble a utilisé la relation entre la période et la luminosité des variables Céphéides pour déterminer que l'univers était en expansion. Des décennies plus tard, dans les années 1990, les astronomes se sont appuyés sur ces travaux en découvrant que l'expansion s'accélère en fait. En 2011, le prix Nobel de physique a été décerné pour cette découverte.

L'un de ces lauréats, Adam Riess, avait utilisé et étendu l'outil de Leavitt en tant qu'étudiant diplômé faisant des recherches en cosmologie au CfA. Deux ans seulement après avoir obtenu son diplôme, il a dirigé un article sur la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers.

"En découvrant une relation pour certaines étoiles entre leur luminosité et la vitesse à laquelle elles clignotent, Henrietta Leavitt nous a donné un outil pour évaluer la taille et le taux d'expansion de l'univers", a déclaré Reiss. "Cet outil reste à ce jour l'un de nos meilleurs pour étudier l'univers."

Leavitt a découvert comment déterminer la taille de l'univers et la distance entre les étoiles en empilant des photos sur plaque de verre du ciel nocturne prises à différents moments et en comparant la luminosité.

Avec l'aimable autorisation de la vidéo de l'observatoire du Harvard College par Kai-Jae Wang

L'héritage de Leavitt se poursuit à ce jour. Par exemple, un résultat du télescope spatial Hubble annoncé en janvier 2018 met en évidence l'utilisation de sa relation – maintenant généralement appelée loi de Leavitt – dans les tentatives en cours pour identifier si une nouvelle physique a été découverte dans les récentes observations cosmologiques.

Comme pour de nombreuses autres femmes scientifiques de son époque, les contributions de Leavitt à son domaine sont largement méconnues de ses pairs scientifiques. Par exemple, un article à son sujet sur le site Web de l'American Association of Variable Star Observers rapporte :

"Comme elle avait vécu tranquillement, inaperçue, sa mort laissa à peine une vague parmi ses pairs à tel point que lorsqu'en 1925, le mathématicien suédois Gösta Mittag-Leffler lui écrivit une lettre : 'Honoré Mlle Leavitt, votre admirable découverte &# 8230 m'a tellement impressionné que je me sens sérieusement enclin à vous nommer au prix Nobel de physique pour 1926 », devait-il être informé qu'elle était en fait morte depuis quatre ans. Comme le prix Nobel n'est pas décerné à titre posthume, Leavitt n'a jamais reçu sa nomination.

Avec l'aimable autorisation de l'observatoire du Harvard College

Aujourd'hui, de nombreux efforts sont déployés pour offrir à Leavitt la reconnaissance que son travail mérite. Cela inclut le livre de Dava Sobel "The Glass Universe: How the Ladies of the Harvard College Observatory Took the Measure of the Stars" qui couvre Leavitt et d'autres femmes parmi les "ordinateurs humains" à Harvard au cours de cette période. Leavitt et ses collègues féminines sont également le sujet des pièces « Silent Sky » et « The Women Who Mapped the Stars » de Joyce Van Dyke de la Harvard’s School of Continuing Education.

La bibliothécaire de CfA Wolbach, Maria McEachern, a déclaré ceci à propos de Leavitt :

« L'une des vérités profondes qui me vient à l'esprit quand je pense à Henrietta, à son œuvre et à son influence, s'exprime le mieux dans une citation attribuée à Sir Isaac Newton : « Si j'ai vu plus loin, c'est en me tenant debout sur les épaules de géants. Depuis la découverte d'Edwin Hubble en 1921 et jusqu'à nos jours, les épaules élancées d'Henrietta Swan Leavitt ont continué à soutenir des recherches vraiment révolutionnaires.

Lindsay Smith Zrull, conservatrice de la collection de plaques photographiques astronomiques à l'observatoire du Harvard College, a ajouté : « Ce qui m'inspire le plus chez Leavitt et les autres femmes astronomes qui ont travaillé à l'observatoire de Harvard pendant cette période, c'est la passion qu'elles avaient pour leur recherche.

"C'était une époque où la propriété de l'enseignement supérieur des femmes était remise en question et ces brillants astronomes n'avaient même pas le droit de vote. Pourtant, ils ont travaillé sans relâche pour prouver que les femmes étaient intelligentes, capables et fortes. »

En effet, il y a beaucoup à commémorer sur ce qui aurait le 150e anniversaire d'Henrietta Swan Leavitt ce 4 juillet. Comme il est approprié qu'une journée pour célébrer les étoiles et les rayures puisse aussi célébrer quelqu'un qui aimait les étoiles.


Pourquoi Bételgeuse s'est-elle éteinte ? Poussière d'étoiles, disent les astronomes de Louvain

Bételgeuse est le genre d'étoile appelée supergéante rouge - c'est l'étoile la plus brillante de la constellation d'Orion, et la dixième la plus brillante de notre ciel nocturne, à une distance de 642,5 années-lumière.

À la fin de 2019, se poursuivant en 2020, cependant, Bételgeuse est soudainement devenue moins brillante, dans un événement que les astronomes, avec un sens de l'apocalyptique, appelé «la grande gradation». Qu'est-ce que cela pourrait signifier?

Une théorie était que l'étoile était sur le point de se transformer en supernova, comme c'est le cas pour les supergéantes rouges, bien que cela ne devrait pas se produire avant 100 000 ans. Un événement comme celui qui a eu lieu en 1379, mais qui n'a été remarqué que maintenant, aurait été bien en dehors du calendrier.

Mais maintenant, les astronomes de l'université de Louvain ont résolu le mystère : la poussière d'étoile. La substance la plus prosaïque de l'univers, portant (au moins en anglais) le plus romantique des noms.

La découverte est venue à la suite d'images de Bételgeuse prises par le Très grand télescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO) sur le Cerro Paranal, une montagne du Chili.

Pour ceux qui peuvent se demander à quel point la taille est très grande, l'ESO explique :
« Le réseau de très grands télescopes (VLT) est l'installation phare de l'astronomie terrestre européenne au début du troisième millénaire. C'est l'instrument optique le plus avancé au monde, composé de quatre télescopes unitaires avec des miroirs principaux de 8,2 m de diamètre et de quatre télescopes auxiliaires mobiles de 1,8 m de diamètre.

Les observations ont commencé fin 2019, en comparant les images d'alors à partir d'images d'avant, et la gradation était claire. Alors que les observations se poursuivaient en 2020, la gradation s'est poursuivie. Puis en avril 2020, les choses sont revenues à la normale.

« Il est très rare que nous voyions l'apparition d'une étoile changer sur une échelle de temps de plusieurs semaines », a déclaré Miguel Montargès de l'Observatoire de Paris, au moment de l'étude travaillant à la KU Leuven.

« Les instruments du Very Large Telescope de l'ESO nous ont permis non seulement d'observer l'étoile comme un point, mais aussi de voir les détails à sa surface et de la surveiller tout au long de l'événement.

Mystère résolu : le Great Dimming était le résultat d'un nuage de poussière d'étoile, expulsé de l'étoile lorsqu'elle subissait un refroidissement important à sa surface.

L'image montre la position de Bételgeuse dans la constellation d'Orion © ESO

"La surface de Bételgeuse est régulièrement modifiée par les mouvements de bulles de gaz géantes qui rétrécissent et gonflent qui bouillonnent de son intérieur, semblables aux bulles dans une casserole d'eau bouillante", a expliqué l'université dans un communiqué de presse.

L'équipe a conclu que l'étoile avait éjecté une grosse bulle de gaz peu de temps avant la grande éclipse, qui s'est ensuite éloignée de l'étoile. Lorsqu'une partie de la surface de l'étoile s'est refroidie peu de temps après, le gaz s'est condensé en particules solides.

Les amateurs d'astronomie se souviendront d'une autre occasion où le gaz a été éjecté par une étoile, s'est refroidi et est devenu des particules solides. Une de ces particules que nous connaissons sous le nom de Terre.


Les astronomes planifient une "chasse aux extraterrestres" pour enfin résoudre le mystère de la "sphère Dyson"

C'est le mystère astronomique qui ne cesse de s'approfondir.

L'obscurcissement erratique de KIC 8462852, une étoile apparemment "normale" à 1 480 années-lumière dans la constellation du Cygne, a engendré des théories allant de nuages ​​de comètes à une planète en explosion et même des preuves d'une vaste mégastructure extraterrestre connue sous le nom de sphère de Dyson.

Les dernières observations ont encore plus confus l'image, montrant que la luminosité de l'étoile diminue progressivement, mais pas régulièrement, en plus des fortes baisses qui suggèrent que des objets passent devant elle.

Cette atténuation nouvellement observée de 2,5 % sur quatre ans s'ajoute à un modèle de creux profonds de plus de 20 %, et à une troisième fluctuation à plus long terme qui défie également toute explication.

À la suite de toute l'excitation autour de cette étrange étoile, des scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley se lancent dans une «chasse aux extraterrestres». L'équipe derrière le programme Breakthrough Listen consacre des heures au radiotélescope de Green Bank pour voir s'il peut retenir les signaux des extraterrestres.

"Tout le monde, chaque télescope du programme SETI, je veux dire chaque astronome qui a n'importe quel type de télescope dans n'importe quelle longueur d'onde qui peut voir l'étoile de Tabby l'a regardé", Andrew Siemion, directeur du Berkeley SETI Research Center et co-directeur du programme, dit dans un communiqué.

"Cela a été examiné avec Hubble, cela a été examiné avec Keck, cela a été examiné dans l'infrarouge, la radio et les hautes énergies, et tout ce que vous pouvez imaginer, y compris toute une gamme d'expériences SETI. Rien n'a été trouvé.

L'équipe a installé de puissants instruments SETI au sommet du télescope de Green Bank en Virginie-Occidentale et s'attend à collecter environ 1 pétaoctet de données, environ 1 000 téraoctets, sur des centaines de millions de canaux radio individuels dans le but d'en savoir plus sur le caractère unique de l'étoile. comportement.

Bien que Siemion soit sceptique sur le fait que le comportement de la star soit le signe d'une civilisation avancée, l'équipe de Breakthrough Listen a hâte de savoir ce qui se passe. Nous attendons cependant une longue attente, les résultats de leurs observations ne seront pas connus avant plus d'un mois, en raison de l'analyse des données nécessaire pour identifier les tendances dans les émissions radio.

KIC 8462852 est également connu sous le nom d'étoile de Tabby, d'après l'astronome de Yale Tabetha Boyajian qui, en septembre 2015, a publié pour la première fois les détails de son comportement étrange.


Hubble résout le mystère de la gradation de l'étoile monstre

Ce zoom sur VY Canis Majoris est une combinaison de l'imagerie Hubble et d'une impression d'artiste. Le panneau de gauche est une image Hubble multicolore de l'énorme nébuleuse de matière rejetée par l'étoile hypergéante. Cette nébuleuse mesure environ mille milliards de kilomètres de diamètre. Le panneau du milieu est une vue rapprochée de Hubble de la région autour de l'étoile. Cette image révèle des nœuds rapprochés, des arcs et des filaments de matière éjectés de l'étoile alors qu'elle traverse son violent processus de rejet de matière dans l'espace. VY Canis Majoris n'est pas visible sur cette vue, mais le petit carré rouge marque l'emplacement de l'hypergéante et représente le diamètre du système solaire jusqu'à l'orbite de Neptune, qui mesure 5,5 milliards de kilomètres de diamètre. Le dernier panneau est une vue d'artiste de l'étoile hypergéante avec de vastes cellules de convection et subissant de violentes éjections. VY Canis Majoris est si grand que s'il remplaçait le Soleil, l'étoile s'étendrait sur des centaines de millions de kilomètres, entre les orbites de Jupiter et de Saturne. Crédit : NASA, ESA et R. Humphreys (Université du Minnesota) et J. Olmsted (STScI)

L'année dernière, les astronomes ont été perplexes lorsque Bételguese, l'étoile supergéante rouge vif de la constellation d'Orion, s'est considérablement estompée, puis s'est rétablie. L'obscurcissement a duré des semaines. Maintenant, les astronomes se sont tournés vers une étoile monstre dans la constellation voisine Canis Major, le Grand Chien.

L'hypergéante rouge VY Canis Majoris - qui est beaucoup plus grande, plus massive et plus violente que Bételgeuse - connaît des périodes beaucoup plus longues et plus sombres qui durent des années. De nouvelles découvertes du télescope spatial Hubble de la NASA suggèrent que les mêmes processus qui se sont produits sur Bételgeuse se produisent dans cette hypergéante, mais à une échelle beaucoup plus grande.

"VY Canis Majoris se comporte un peu comme Betelgeuse sous stéroïdes", a expliqué la responsable de l'étude, l'astrophysicienne Roberta Humphreys de l'Université du Minnesota, Minneapolis.

Comme pour Betelgeuse, les données de Hubble suggèrent la réponse à la raison pour laquelle cette plus grande étoile s'assombrit. Pour Bételgeuse, la gradation correspond à un écoulement gazeux qui a pu former de la poussière, qui a brièvement obstrué une partie de la lumière de Bételgeuse de notre vue, créant l'effet de gradation.

"Dans VY Canis Majoris, nous voyons quelque chose de similaire, mais à une échelle beaucoup plus grande. Des éjections massives de matière qui correspondent à sa décoloration très profonde, probablement due à la poussière qui bloque temporairement la lumière de l'étoile", a déclaré Humphreys.

L'énorme hypergéante rouge est 300 000 fois plus lumineuse que notre Soleil. S'il remplaçait le Soleil dans notre propre système solaire, le monstre gonflé s'étendrait sur des centaines de millions de kilomètres, entre les orbites de Jupiter et de Saturne.

"Cette étoile est absolument incroyable. C'est l'une des plus grandes étoiles que nous connaissions, une supergéante rouge très évoluée. Elle a eu de multiples éruptions géantes", a expliqué Humphreys.

Des arcs géants de plasma entourent l'étoile à des distances qui sont des milliers de fois plus éloignées que la Terre ne l'est du Soleil. Ces arcs ressemblent aux proéminences solaires de notre propre Soleil, mais à une échelle beaucoup plus grande. De plus, ils ne sont pas physiquement connectés à l'étoile, mais semblent plutôt avoir été jetés et s'éloignent. Certaines des autres structures proches de l'étoile sont encore relativement compactes, ressemblant à de petits nœuds et à des éléments nébuleux.

Lors de précédents travaux de Hubble, Humphreys et son équipe ont pu déterminer quand ces grandes structures ont été éjectées de l'étoile. Ils ont trouvé des dates allant au cours des dernières centaines d'années, certaines aussi récemment que les 100 à 200 dernières années.

Maintenant, dans de nouveaux travaux avec Hubble, les chercheurs ont résolu des caractéristiques beaucoup plus proches de l'étoile qui pourraient avoir moins d'un siècle. En utilisant Hubble pour déterminer les vitesses et les mouvements des nœuds rapprochés de gaz chaud et d'autres caractéristiques, Humphreys et son équipe ont pu dater ces éruptions avec plus de précision. Ce qu'ils ont trouvé était remarquable : beaucoup de ces nœuds sont liés à plusieurs épisodes des XIXe et XXe siècles, lorsque VY Canis Majoris s'est évanoui à un sixième de sa luminosité habituelle.

Contrairement à Bételgeuse, VY Canis Majoris est maintenant trop faible pour être vu à l'œil nu. L'étoile était autrefois visible, mais elle s'est tellement estompée qu'elle ne peut maintenant être vue qu'avec des télescopes.

L'hypergéante perd 100 fois plus de masse que Bételgeuse. La masse de certains nœuds est plus du double de la masse de Jupiter. "C'est incroyable que la star puisse le faire", a déclaré Humphreys. "L'origine de ces épisodes de perte de masse élevée à la fois dans VY Canis Majoris et Betelgeuse est probablement causée par une activité de surface à grande échelle, de grandes cellules convectives comme sur le Soleil. Mais sur VY Canis Majoris, les cellules peuvent être aussi grandes que l'ensemble Soleil ou plus."

"C'est probablement plus courant chez les supergéantes rouges que les scientifiques ne le pensaient et VY Canis Majoris est un exemple extrême", a poursuivi Humphreys. "C'est peut-être même le principal mécanisme à l'origine de la perte de masse, qui a toujours été un peu un mystère pour les supergéantes rouges."

Bien que d'autres supergéantes rouges soient comparables et éjectent beaucoup de poussière, aucune d'entre elles n'est aussi complexe que VY Canis Majoris. "Alors, quelle est sa particularité ? VY Canis Majoris est peut-être dans un état évolutif unique qui le sépare des autres étoiles. C'est probablement aussi actif sur une très courte période, peut-être seulement quelques milliers d'années. Nous n'allons pas en voir beaucoup de ceux qui l'entourent », a déclaré Humphreys.

L'étoile a commencé sa vie sous la forme d'une étoile supergéante bleue très chaude, brillante, peut-être jusqu'à 35 à 40 fois la masse de notre Soleil. Après quelques millions d'années, alors que la vitesse de combustion de la fusion d'hydrogène dans son noyau changeait, l'étoile est devenue une supergéante rouge. Humphreys soupçonne que l'étoile est peut-être brièvement revenue à un état plus chaud, puis est revenue à un stade de supergéante rouge.

"Peut-être que ce qui rend VY Canis Majoris si spécial, si extrême, avec cet éjecta très complexe, c'est peut-être qu'il s'agit d'une supergéante rouge de deuxième étape", a expliqué Humphreys. VY Canis Majoris a peut-être déjà perdu la moitié de sa masse. Plutôt que d'exploser en supernova, il pourrait simplement s'effondrer directement en un trou noir.

Les conclusions de l'équipe apparaissent dans l'édition du 4 février 2021 de The Journal astronomique.


Mystère résolu : un nuage de poussière a conduit au « Great Dimming » de Bételgeuse

Lorsque Bételgeuse, une étoile orange vif de la constellation d'Orion, a perdu plus des deux tiers de sa luminosité fin 2019 et début 2020, les astronomes ont été perplexes.

Qu'est-ce qui pourrait provoquer une gradation aussi brutale ?

Maintenant, dans un nouvel article publié mercredi dans Nature, une équipe internationale d'astronomes révèle deux images inédites du mystérieux assombrissement - et une explication. L'obscurcissement a été causé par un voile poussiéreux ombrageant l'étoile, qui résultait d'une baisse de température sur la surface stellaire de Bételgeuse.

Dirigées par Miguel Montargès à l'Observatoire de Paris, les nouvelles images ont été prises en janvier et mars 2020 à l'aide du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral. Combiné avec des images précédemment prises en janvier et décembre 2019, les astronomes capturent clairement comment la surface stellaire a changé et s'est assombrie au fil du temps, en particulier dans la région sud.

"Pour une fois, nous voyions l'apparence d'une étoile changer en temps réel sur une échelle de semaines", explique Montargès.

Selon les astronomes, cette atténuation brutale a été causée par la formation de poussière d'étoile.

La surface de Bételgeuse change régulièrement à mesure que des bulles géantes de gaz se déplacent, rétrécissent et gonflent à l'intérieur de l'étoile. L'équipe conclut que quelque temps avant la grande atténuation, l'étoile a éjecté une grosse bulle de gaz qui s'en est éloignée, aidée par la pulsation vers l'extérieur de l'étoile. Lorsqu'une partie de la surface s'est refroidie peu de temps après, cette diminution de température était suffisante pour que les éléments les plus lourds (par exemple le silicium) dans le gaz se condensent en poussière solide.

Les nouvelles découvertes correspondent aux observations précédentes d'Andrea Dupree sur Bételgeuse à l'aide du télescope spatial Hubble. Dupree, astronome au Centre d'Astrophysique | Harvard & amp Smithsonian et co-auteur du nouvel article, ont capturé des signes de matière dense et chauffée se déplaçant dans l'atmosphère de l'étoile au cours des mois précédant la grande atténuation.

"Avec Hubble, nous pouvions voir le matériau lorsqu'il quittait la surface de l'étoile et se déplaçait dans l'atmosphère, avant que la poussière ne se forme et que l'étoile semble s'assombrir", explique Dupree.

Dupree a découvert que le matériau se déplaçait à environ 200 000 milles à l'heure en voyageant de la surface de l'étoile à son atmosphère extérieure. Une fois que la bulle de gaz était à des millions de kilomètres de l'étoile chaude, elle s'est refroidie et a formé un nuage de poussière qui a temporairement bloqué la lumière de l'étoile.

L'étoile est revenue à sa luminosité normale en avril 2020.

Dupree, qui étudie Bételgeuse depuis 1985, espère continuer à étudier l'étoile dans l'espoir de la voir éjecter une autre bulle de gaz.

"Bételgeuse est une étoile unique, elle est énorme et proche et nous observons de la matière quittant directement la surface de la supergéante", dit-elle. « Comment et où la matière est éjectée affecte notre compréhension de l'évolution de toutes les étoiles ! »


Dimming Betelgeuse n'est probablement pas froid, juste poussiéreux

À la fin de l'année dernière, la nouvelle a été annoncée que l'étoile Bételgeuse s'estompait de manière significative, tombant finalement à environ 40% de sa luminosité habituelle. L'activité a alimenté la spéculation populaire selon laquelle la supergéante rouge exploserait bientôt en tant que supernova massive.

Mais les astronomes ont des théories plus bénignes pour expliquer le comportement de gradation de l'étoile. Et les scientifiques de l'Université de Washington et de l'observatoire Lowell pensent qu'ils soutiennent l'un d'entre eux : Bételgeuse ne s'assombrit pas parce qu'elle est sur le point d'exploser – elle est juste poussiéreuse.

Dans un article accepté pour Lettres de revues astrophysiques et publié sur le site de préimpression arXiv, Emily Levesque, professeure agrégée d'astronomie à l'UW, et Philip Massey, astronome à l'observatoire Lowell, rapportent que les observations de Betelgeuse prises le 14 février à l'observatoire de Flagstaff, en Arizona, leur ont permis de calculer la moyenne température de surface de l'étoile. Ils ont découvert que Bételgeuse est nettement plus chaude que prévu si l'obscurcissement récent était causé par un refroidissement de la surface de l'étoile.

Les nouveaux calculs appuient la théorie selon laquelle Bételgeuse – comme de nombreuses étoiles supergéantes rouges sont enclines à le faire – a probablement enlevé une partie de la matière de ses couches externes.

"Nous voyons cela tout le temps chez les supergéantes rouges, et c'est une partie normale de leur cycle de vie", a déclaré Levesque. "Les supergéantes rouges répandront parfois de la matière de leurs surfaces, qui se condensera autour de l'étoile sous forme de poussière. En refroidissant et en se dissipant, les grains de poussière absorberont une partie de la lumière se dirigeant vers nous et bloqueront notre vue."

C'est toujours vrai : les astronomes s'attendent à ce que Bételgeuse explose en tant que supernova dans les 100 000 prochaines années lorsque son noyau s'effondre. Mais la gradation de l'étoile, qui a commencé en octobre, n'était pas nécessairement le signe d'une supernova imminente, selon Massey.

Une théorie était que la poussière nouvellement formée absorbait une partie de la lumière de Bételgeuse. Un autre a avancé que d'énormes cellules de convection à l'intérieur de Bételgeuse avaient attiré de la matière chaude jusqu'à sa surface, où elle s'était refroidie avant de retomber à l'intérieur.

"Un moyen simple de distinguer ces possibilités est de déterminer la température de surface effective de Bételgeuse", a déclaré Massey.

Mesurer la température d'une étoile n'est pas une tâche simple. Les scientifiques ne peuvent pas simplement pointer un thermomètre sur une étoile et obtenir une lecture. Mais en regardant le spectre de la lumière émanant d'une étoile, les astronomes peuvent calculer sa température.

"Emily et moi avions été en contact à propos de Bételgeuse, et nous avons toutes les deux convenu que la chose évidente à faire était d'obtenir un spectre", a déclaré Massey. "J'avais déjà prévu du temps d'observation sur le télescope Lowell Discovery de 4,3 mètres, et je savais que si je jouais un peu, je serais capable d'obtenir un bon spectre bien que Bételgeuse soit toujours l'une des étoiles les plus brillantes du ciel."

La lumière des étoiles brillantes est souvent trop forte pour un spectre détaillé, mais Massey a utilisé un filtre qui "amortit" efficacement le signal afin qu'ils puissent exploiter le spectre pour une signature particulière : l'absorbance de la lumière par les molécules d'oxyde de titane.

L'oxyde de titane peut se former et s'accumuler dans les couches supérieures de grandes étoiles relativement froides comme Bételgeuse, selon Lévesque. Il absorbe certaines longueurs d'onde de la lumière, laissant des « écopes » révélatrices dans le spectre des supergéantes rouges que les scientifiques peuvent utiliser pour déterminer la température de surface de l'étoile.

D'après leurs calculs, la température moyenne à la surface de Bételgeuse le 14 février était d'environ 3 325 degrés Celsius, ou 6 017 F. C'est seulement 50 à 100 degrés Celsius de moins que la température qu'une équipe – y compris Massey et Levesque – avait calculée comme température de surface de Betelgeuse. en 2004, des années avant le début de sa gradation dramatique.

Ces découvertes jettent le doute sur le fait que Bételgeuse s'assombrit parce que l'une des cellules de convection massives de l'étoile avait amené du gaz chaud de l'intérieur vers la surface, où il s'était refroidi. De nombreuses étoiles ont ces cellules de convection, y compris notre propre soleil. Ils ressemblent à la surface d'une casserole d'eau bouillante, a déclaré Lévesque. Mais alors que les cellules de convection sur notre soleil sont nombreuses et relativement petites - à peu près la taille du Texas ou du Mexique - les supergéantes rouges comme Bételgeuse, qui sont plus grandes, plus froides et ont une gravité plus faible, ne possèdent que trois ou quatre cellules de convection massives qui s'étendent sur une grande partie de leurs surfaces.

Si l'une de ces cellules massives était remontée à la surface de Bételgeuse, Lévesque et Massey auraient enregistré une baisse de température sensiblement plus importante que ce qu'ils constatent entre 2004 et 2020.

"Une comparaison avec notre spectre de 2004 a montré immédiatement que la température n'avait pas changé de manière significative", a déclaré Massey. "Nous savions que la réponse devait être la poussière."

Les astronomes ont observé des nuages ​​de poussière autour d'autres supergéantes rouges, et des observations supplémentaires pourraient révéler un fouillis similaire autour de Bételgeuse.

Over the past few weeks, Betelgeuse has actually started to brighten again, albeit slightly. Even if the recent dimming wasn't an indication that the star would soon explode, to Levesque and Massey, that's no reason to stop looking.

"Red supergiants are very dynamic stars," said Levesque. "The more we can learn about their normal behavior -- temperature fluctuations, dust, convection cells -- the better we can understand them and recognize when something truly unique, like a supernova, might happen."

The research was funded by grants to Lowell Observatory, the Research Corporation for Scientific Advancement and the National Science Foundation.


All eyes on Betelgeuse

When the dimming began to be observed by astronomers, Montarges was skeptical.

"In November, when we first received the email saying, 'Oh, it's a bit fainter than usual,' my reaction was, it's a bit too early to say that something significant is happening," he said.

But soon, there was no ignoring it. So Montarges thought heɽ take some observational data and prove that nothing out of the ordinary was happening. He figured it was two cycles of Betelgeuse's normal dimming that happened to come together to form a deeper dimming.

How wrong he was. The star eventually dimmed by roughly 25 per cent.

The event was observed by astronomers around the world using instruments that viewed it in all sorts of different ways.

WATCH | The dimming of Betelgeuse:

"We had small telescopes, big telescopes, space telescopes we had telescopes in the radio [spectrum], in the infrared, in the ultraviolet," said Emily Levesque, a professor in the department of astronomy at the University of Washington who published an accompanying piece in Nature on the findings.

"We were looking at polarized light, we were looking at spectra. I loved it as a demonstration of how many different tools we can take advantage of and astronomy to really go from 'Hey, that was weird,' to now we can explain what's happening."


Mystery solved

The team took a series of high-resolution images of the star in January 2019, December 2019, January 2020 and March 2020, using the Very Large Telescope in Chile&rsquos Atacama Desert. Betelgeuse is more than 16 times the mass of the Sun, and 764 times its width &mdash so big that if it were located at the centre of the Solar System, it would engulf the orbits of all the planets up to Mars. This makes it one of the few stars that astronomers can resolve as a disk, rather than as a single dot of light, explains Montargès, who has been studying Betelgeuse on and off for a decade and has been interested in it since he was ten years old, when it was the first star that he was able to identify in the sky.

The images clearly showed that the bottom left-hand part of the star &mdash as seen from Earth's Northern Hemisphere &mdash had dimmed dramatically, and that the position of the darker region did not change substantially over the imaging period. This indicated that the dim spot was caused by a cloud of dust that had been spewed by the star itself, and was moving roughly in the direction of the line of sight, rather than passing by. &ldquoIf it had been one cloud transiting, it should have crossed the star,&rdquo Montargès says.

The team&rsquos explanation for the dimming is that an unusually cool convective cell led to a drastic drop in temperature in the star&rsquos atmosphere. This enabled gas that the star had spewed out in the previous year to condense quickly into dust, blocking out light from the star. This scenario was the one that fit the data best, as the researchers confirmed by running more than 10,000 computer simulations. &ldquoThe conclusion from the modelling is that both events happened at the same time,&rdquo says Montargès.

&ldquoThe fact that a simulation was run makes me more convinced&rdquo that the explanation is correct, says Meridith Joyce, an astrophysicist at the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

&ldquoIt would be wonderful if we could know in how many days or years Betelgeuse should explode as a supernova,&rdquo says astrophysicist Chiaki Kobayashi at the University of Hertfordshire in Hatfield, UK. However, researchers don&rsquot yet have a sufficiently detailed understanding of Betelgeuse &mdash or of red supergiants in general &mdash to be able to make such a prediction.

This article is reproduced with permission and was first published on June 16 2021.

ABOUT THE AUTHOR(S)

Davide Castelvecchi is a senior reporter at Nature in London covering physics, astronomy, mathematics and computer science.