Bételgeuse change de forme au rythme de Siwarha, l’étoile qui orbite en elle

Bételgeuse, la supergéante rouge qui marque l’épaule d’Orion, n’est pas parfaitement ronde, et le degré de son ovalisation semble suivre le rythme d’une seconde étoile. De nouvelles cartes radio montrent que l’atmosphère externe du géant s’étire en un léger ovale lorsque sa compagne, Siwarha, s’éloigne à son point le plus éloigné de l’étoile, puis se relâche vers un cercle lorsque la compagne passe devant ou derrière elle.

Ce schéma est frappant car Siwarha ne tourne pas autour de Bételgeuse à une distance de sécurité. Elle traverse l’atmosphère étendue du géant, à un peu plus de deux fois le rayon de l’étoile depuis son centre, de sorte que le changement de forme agit comme des ondulations sur un étang qui trahissent quelque chose se déplaçant sous la surface. « Cette compagne orbite si près de l’étoile qu’elle traverse en réalité son atmosphère étendue », a déclaré Lynn Matthews de l’observatoire MIT Haystack, qui a dirigé l’étude.

Les mêmes observations livrent un second résultat. L’atmosphère s’est en grande partie remise du Grand Assombrissement, l’épisode au cours duquel Bételgeuse a atteint son éclat le plus faible en plus d’un siècle de relevés. Le gaz qui était devenu anormalement froid juste avant l’assombrissement brille désormais à environ 3 500 kelvins, proche de la température de la surface visible de l’étoile.

Bételgeuse est l’une des deux supergéantes rouges les plus proches, une étoile massive dans les derniers stades de sa vie qui explosera un jour en supernova. La manière dont ces étoiles perdent leurs couches externes avant cet événement façonne le nuage qu’elles laissent derrière elles, et une compagne qui laboure ces couches est un nouvel ingrédient dans l’histoire.

Comment les ondes radio permettent aux astronomes de disséquer l’atmosphère d’une étoile

L’équipe, qui comprenait des chercheurs du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, de l’Université de Manchester et de l’Observatoire européen austral, a combiné deux instruments. Le Very Large Array au Nouveau-Mexique a couvert les basses fréquences et ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array au Chili, les hautes fréquences. Ensemble, ils ont observé Bételgeuse à sept fréquences, de 22 à 485 gigahertz, lors de campagnes menées entre 2021 et 2026.

Chaque fréquence provient d’une profondeur différente. Les hautes fréquences voient le gaz plus proche de la surface visible, les basses fréquences voient les couches plus éloignées, de sorte que l’ensemble construit une image couche par couche de l’atmosphère, depuis juste au-dessus de la surface jusqu’à plusieurs fois le rayon de l’étoile. Bételgeuse est l’une des plus grandes étoiles du ciel en taille apparente, donc les deux réseaux la résolvent en un disque plutôt qu’en un point. « C’est la combinaison des données incroyables du NSF VLA et d’ALMA qui nous a donné un résultat convaincant ici », a déclaré Matthews. « Le fait que nous puissions utiliser ces installations pour résoudre réellement les disques d’étoiles proches est incroyable. »

Pour chaque image, l’équipe a ajusté un disque elliptique et enregistré sa taille, son orientation, sa température de brillance et son ellipticité, une mesure de l’écart de la forme par rapport à un cercle. Ils ont ensuite aligné ces ellipticitées sur la position prédite de la compagne, tirée d’une orbite publiée, et ajouté trois mesures antérieures provenant d’autres études radio.

Ils n’avaient guère d’autre choix que de chercher Siwarha indirectement. En supposant une étoile d’environ deux fois le rayon du Soleil à environ 12 000 kelvins, sa propre lueur radio à 44 gigahertz serait d’environ 0,1 microjansky, plus de dix fois trop faible pour être détectée en un temps d’observation plausible. Même dans les bandes ALMA les plus élevées, où elle serait plus brillante, elle tombe en dessous du bruit dans les images. Lors de ces observations ALMA, la compagne se trouvait également presque devant l’étoile, à seulement 23 milliarcsecondes de son centre.

Une couche plus froide, une enveloppe plus chaude et une étoile revenue à la normale

Des mois avant le Grand Assombrissement, une étude menée par Matthews avait trouvé l’atmosphère de Bételgeuse à 44 gigahertz à sa température de brillance la plus basse en 30 ans, signe qu’une onde de choc provenant de la convection profonde de l’étoile avait perturbé le gaz externe. L’étoile a ensuite éjecté de la matière qui a formé de la poussière et partiellement bloqué notre vue.

Les nouvelles mesures montrent que ces températures sont revenues dans la fourchette des observations radio effectuées sur environ les trois dernières décennies. À 22 gigahertz, le gaz atteint environ 3 500 kelvins à environ 2,7 fois le rayon de l’étoile, comparable à la température de surface comprise entre 3 476 et 3 650 kelvins. Ce pic de température se situe désormais plus loin que dans les mesures effectuées avant 2016, ce que les auteurs interprètent comme un possible changement dans la façon dont la densité de l’atmosphère diminue avec l’altitude.

Plus près, les données ALMA à plus haute fréquence, qui atteignent plus près de la surface que toute mesure radio antérieure, ont trouvé du gaz à environ 2 200 kelvins à 1,2 fois le rayon. Cela représente plus de 1 000 degrés de moins que la surface visible et confirme un minimum de température longtemps suspecté entre la surface et la chromosphère plus chaude au-dessus. La couche froide correspond à la MOLsphere, une enveloppe de gaz moléculaire déduite des observations infrarouges. À chaque fréquence, les températures radio sont également inférieures à celles déduites de la lumière ultraviolette aux mêmes hauteurs, ce qui indique un gaz froid mélangé au matériau chromosphérique chaud.

Pour donner une échelle, Bételgeuse s’étend sur environ 44 milliarcsecondes dans le ciel. Placée là où se trouve le Soleil, sa surface visible s’étendrait au-delà de l’orbite de Mars.

Une compagne qui a mis des décennies à être identifiée

Bételgeuse a longtemps connu des variations de luminosité selon deux rythmes, l’un d’environ 400 jours et un plus lent d’environ 2 100 jours, proche de six ans, dont la cause restait floue. Deux études indépendantes ont conclu que le cycle lent provient d’une compagne orbitant à l’intérieur de l’atmosphère étendue à environ 2,3 fois le rayon de l’étoile. Une équipe d’imagerie par speckle a ensuite rapporté une détection provisoire et l’a nommée Siwarha, arabe pour « son bracelet », un clin d’œil au nom de Bételgeuse lui-même, « la main d’al-Jawza ». Le nom est désormais officiel à l’Union astronomique internationale.

D’autres preuves ont suivi. Les spectres ultraviolets du télescope spatial Hubble ont montré des formes de raies et des vitesses qui suivent l’orbite de la compagne, ce que leurs auteurs ont interprété comme un sillage derrière elle. La confirmation la plus forte est venue de l’imagerie directe avec l’instrument SPHERE du Very Large Telescope de l’ESO, qui a détecté la compagne à sa position prédite. Le résultat radio ajoute un type de signature différent : l’effet de la compagne sur la forme du géant lui-même.

Ce que les cartes radio ne tranchent pas

L’ellipticité est faible dans toutes les bandes et à toutes les époques, et la tendance repose sur un nombre limité d’observations dispersées sur l’orbite. Les auteurs décrivent le résultat comme cohérent avec des perturbations périodiques par la compagne, et non comme une preuve, et affirment que davantage d’époques couvrant une gamme plus large de fréquences et de phases orbitales sont nécessaires pour le confirmer.

Il y a aussi une énigme dans les données. L’ellipticité suit la compagne à travers les fréquences, mais l’orientation de l’ovale le mieux ajusté ne concorde pas entre elles. Les bandes ALMA les plus hautes placent son grand axe entre 31 et 47 degrés, les deux bandes ALMA inférieures à environ 140 degrés et le VLA à environ 90 à 120 degrés. Une explication possible est que chaque fréquence échantillonne une tranche différente d’une perturbation tridimensionnelle, comme le sillage proposé à partir des données de Hubble, mais cela reste à tester.

L’équipe a également recherché dans les images des taches brillantes ou des asymétries près de la position prédite de la compagne et n’en a trouvé aucune qui puisse lui être liée sans ambiguïté, en partie à cause de la résolution modeste à certaines fréquences et de la position gênante de la compagne lors des observations les plus nettes. La nature de Siwarha elle-même, y compris sa masse et son type, est encore débattue. S’il s’avère qu’il s’agit d’une jeune étoile en éruption, elle pourrait produire une émission radio variable à des fréquences plus basses, autour de 5 à 10 gigahertz, que ces observations n’ont pas couvertes.

Questions fréquentes sur Bételgeuse et Siwarha

Qu’est-ce que Siwarha ?

Siwarha est l’étoile compagne de Bételgeuse. Elle orbite à l’intérieur de l’atmosphère étendue de la supergéante rouge, à environ 2,3 fois le rayon de l’étoile, et accomplit une orbite environ tous les 2 100 jours. Son nom signifie « son bracelet » en arabe et est désormais une désignation officielle de l’UAI.

Bételgeuse s’est-elle remise du Grand Assombrissement ?

Aux longueurs d’onde radio, en grande partie oui. La température de brillance à 22 et 44 gigahertz, qui avait atteint un plus bas en 30 ans juste avant l’assombrissement, est revenue dans la fourchette mesurée sur environ les trois dernières décennies. L’assombrissement lui-même, fin 2019 et début 2020, a laissé Bételgeuse à son éclat le plus faible en plus d’un siècle de relevés.

Bételgeuse est-elle sur le point d’exploser ?

Rien dans cette étude n’indique une supernova imminente. Bételgeuse est une supergéante rouge dans les derniers stades de sa vie et devrait exploser un jour, mais ces observations suivent le comportement de son atmosphère externe, et non l’état de son noyau.

À quelle distance se trouve Bételgeuse ?

Les estimations diffèrent. Cette étude adopte une distance d’environ 222 parsecs, soit environ 720 années-lumière, tandis que d’autres chiffres largement cités placent l’étoile plus près, à environ 650 années-lumière. Dans les deux cas, c’est l’une des deux supergéantes rouges les plus proches de la Terre.

La suite

L’article a été publié dans The Astronomical Journal en septembre 2026, et le National Radio Astronomy Observatory a annoncé les résultats le 27 octobre. Dans le tableau orbital de l’équipe, la compagne venait de dépasser le côté éloigné de l’étoile en avril 2026 et se dirigeait vers son prochain point de séparation maximale, le genre de moment où l’effet ovale devrait se montrer le plus clairement. Les auteurs souhaitent de nouvelles époques sur davantage de fréquences et de phases orbitales, et s’attendent à ce que le Square Kilometre Array et le Next Generation Very Large Array rendent ces mesures routinières. D’ici là, la seule façon d’observer Siwarha en lumière radio est de regarder Bételgeuse changer de forme.

Référence : Matthews et al., « New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion, » The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae953d

Étiquettes: astronomie, ALMA, Bételgeuse, étoiles binaires, Siwarha, supergéante rouge