Si vous observez les étoiles par une nuit d’hiver claire, il est difficile de manquer la constellation d’Orion le Chasseur, avec son bouclier dans un bras et l’autre bras tendu vers le ciel. Un point rouge vif appelé Bételgeuse marque l’épaule d’Orion, et l’étrange gradation de cette étoile a captivé les skygazers pendant des milliers d’années. Les Australiens aborigènes l’ont peut-être même intégré à leurs histoires orales.

Aujourd’hui, les astronomes savent que Bételgeuse varie en luminosité car c’est une étoile supergéante rouge mourante d’un diamètre environ 700 fois plus grand que notre soleil. Un jour, l’étoile explosera comme une supernova et donnera à l’humanité un spectacle céleste avant de disparaître de notre ciel nocturne pour toujours.

Cette explosion éventuelle explique pourquoi les astronomes se sont enthousiasmés lorsque Bételgeuse a commencé à diminuer considérablement en 2019. La 11e étoile la plus brillante a chuté de magnitude deux fois et demie. Bételgeuse aurait-elle pu atteindre la fin de sa vie ? Bien que peu probable, l’idée d’une supernova apparaissant dans le ciel de la Terre a attiré l’attention du public.

Et maintenant, de nouvelles simulations donnent aux astronomes une idée plus précise de ce que les humains verront lorsque Bételgeuse finira par exploser au cours des 100 000 prochaines années.

Les astronomes ont utilisé un logiciel appelé MESA + STELLA pour simuler ce que les humains pourraient voir lorsque l’étoile Bételgeuse explose. Ils comprenaient également des observations recueillies lors de la Supernova 1987A, qui a explosé dans le Grand Nuage de Magellan. (Crédit: Jared Goldberg / Université de Californie, Santa Barbara / MESA + STELLA)

Supernova Vue de la Terre

Avec toutes les spéculations sur ce à quoi ressemblerait une supernova Bételgeuse de la Terre, Université de Californie, Santa Barbara, l’astronome Andy Howell en a assez des calculs à l’arrière de l’enveloppe. Il a posé le problème à deux étudiants diplômés de l’UCSB, Jared Goldberg et Evan Bauer, qui ont créé des simulations plus précises des jours de mort de l’étoile.

Les astronomes disent qu’il y a encore une incertitude sur le déroulement de la supernova, mais ils ont pu augmenter leur précision en utilisant des observations effectuées pendant la Supernova 1987A, l’étoile connue la plus proche à exploser depuis des siècles.

La vie sur Terre sera saine et sauve. Mais cela ne signifie pas que cela passera inaperçu. Goldberg et Bauer ont constaté que lorsque Bételgeuse explose, elle brillera aussi brillante que la demi-lune — neuf fois plus faible que la pleine lune — pendant plus de trois mois.

« Toute cette luminosité serait concentrée en un point”, dit Howell. « Ce serait donc cette balise incroyablement intense dans le ciel qui projetterait des ombres la nuit, et que vous pourriez voir pendant la journée. Tout le monde serait curieux à ce sujet, car ce serait inévitable. »

Les humains seraient capables de voir la supernova dans le ciel diurne pendant environ un an, dit-il. Et il serait visible la nuit à l’œil nu pendant plusieurs années, alors que les séquelles de la supernova s’atténuent.

« Au moment où il s’estompera complètement, Orion manquera son épaule gauche”, ajoute Sarafina Nance, étudiante diplômée de l’Université de Californie à Berkeley, qui a publié plusieurs études sur la Bételgeuse.

Cette image de comparaison montre l’étoile Bételgeuse avant et après sa gradation sans précédent. Les observations, effectuées avec l’instrument SPHERE sur le Très Grand télescope de l’ESO en janvier 2019 et décembre 2019, montrent à quel point l’étoile s’est décolorée et comment sa forme apparente a changé. (Crédit : ESO/M. Montargès et consorts)

Le spectacle de Bételgeuse

Il n’y a pas lieu de s’inquiéter de l’explosion stellaire. Une supernova doit se produire extrêmement près de la Terre pour que le rayonnement nuise à la vie — peut-être aussi peu que plusieurs dizaines d’années-lumière, selon certaines estimations. Bételgeuse est loin de cette plage, des études récentes suggérant qu’elle se trouve à environ 724 années-lumière, bien en dehors de la zone de danger.

Mais la supernova pourrait encore impacter la Terre de manière surprenante. Par exemple, Howell souligne que de nombreux animaux utilisent la lune pour la navigation et sont confus par les lumières artificielles. L’ajout d’un deuxième objet aussi brillant que la lune pourrait être perturbant. Ce n’est pas seulement la faune qui serait perturbée, non plus; ironiquement, les astronomes eux-mêmes auraient du mal.

« Les observations astronomiques sont déjà difficiles lorsque la lune est brillante”, explique Howell. « Il n’y aurait pas de « temps sombre » pendant un certain temps. »

Même étudier la Bételgeuse serait un défi unique. La lumière vive submergerait leurs instruments.

« Nous ne pouvions pas l’observer avec la plupart des télescopes au sol, ni la plupart dans l’espace, comme Swift ou le télescope spatial Hubble”, ajoute-t-il. Au lieu de cela, ils devraient modifier leurs télescopes pour collecter beaucoup moins de lumière.

Et si Bételgeuse défie les chances et explose dans notre vie, les astronomes disent qu’il y aura de nombreux avertissements. Les instruments sur Terre commenceraient à détecter les neutrinos ou les ondes gravitationnelles générées par l’explosion jusqu’à un jour à l’avance.

« Imaginez qu’une bonne partie du monde reste debout et regarde Bételgeuse, attendant que le spectacle de lumière commence, et qu’une joie monte autour de la planète quand elle le fait”, dit Howell.

Ce collage zoome sur la constellation d’Orion (à gauche) pour obtenir l’une des images les plus nettes jamais prises de Bételgeuse (à droite). (Crédit: ESO, P. Kervella, Digitized Sky Survey 2 et A. Fujii)

Pour attraper une étoile mourante

Mais pour les scientifiques, Bételgeuse n’a pas besoin d’exploser pour être intéressante. Il est grand et lumineux, ce qui le rend relativement facile à étudier.

« C’est fascinant du point de vue d’un astronome car nous pouvons étudier de très près une étoile qui touche à la fin de sa vie”, explique Nance. « Il se passe une physique fascinante dans la structure interne de Bételgeuse. »

Leur meilleure estimation de ce qui se passe en ce moment provient de ce que les astronomes savent déjà de l’étoile et d’autres l’aiment. Comme l’explique Nance, cette recherche montre que la luminosité de Bételgeuse pourrait changer pour un certain nombre de raisons. Certains astronomes soupçonnent même que plusieurs mécanismes de gradation différents se jouent à la fois.

Alors que leur combustible nucléaire s’épuise vers la fin de leur vie, les étoiles supergéantes rouges commencent à gonfler et à former des enveloppes de gaz et de poussière en croissance. Et à mesure que cette enveloppe s’agrandit, la luminosité de l’étoile augmente. Mais ce n’est pas la seule façon pour une étoile comme Bételgeuse de s’assombrir et de s’illuminer. Les étoiles supergéantes rouges ont également d’énormes cellules convectives à leur surface — comme des versions beaucoup plus grandes de celles de notre Soleil — où la turbulence fait monter de la matière chaude de l’intérieur de l’étoile. Une fois qu’il atteint la surface, une partie de ce matériau éclate violemment dans l’espace comme une éructation géante radioactive, qui peut temporairement changer sa luminosité.

Et la gradation de Bételgeuse pourrait même être la preuve qu’elle est sur le point d’exploser. Lorsque la matière éclate de la surface d’une étoile mourante, elle entre généralement en collision, ce qui la rend plus brillante. Cependant, Nance dit qu’il est possible que ce matériau enveloppe l’étoile à la place, la rendant plus faible.

Quelle que soit la cause profonde, ce comportement étrange devrait finalement offrir de nouvelles informations sur les derniers jours des étoiles supergéantes rouges. Et l’humanité aura un siège au premier rang.

« Bételgeuse offre aux astronomes un cadre idéal pour étudier ces dernières étapes de la combustion nucléaire avant son explosion”, explique Nance.