Et si Bételgeuse était le résultat d’une fusion silencieuse ?

bételgeuse
Crédits : Franco Tognarini/istock

Des astronomes ont récemment émis l’hypothèse que Bételgeuse, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation d’Orion, pourrait ne pas avoir commencé son existence en tant qu’unique étoile, mais résulterait de la fusion silencieuse de deux étoiles distinctes. Cette supposition est basée sur des caractéristiques étonnantes de Bételgeuse, notamment sa vitesse de rotation élevée et la présence d’éléments lourds dans son atmosphère.

Bételgeuse, une étoile particulière

Bételgeuse est une supergéante rouge. Autrement dit, elle a déjà épuisé l’hydrogène de son noyau et entame le processus de fusion d’hélium. Cette étoile est environ 700 fois plus grande que notre Soleil, ce qui en fait l’une des plus grandes étoiles connues. Elle arbore une couleur rouge caractéristique (même si elle n’avait pas la même couleur au temps des Romains), indiquant sa température relativement basse par rapport aux étoiles plus jeunes. Malgré sa taille gigantesque, sa température est donc inférieure à celle du Soleil.

Notez que cette étoile est connue pour être une candidate potentielle à une explosion en supernova. Lorsque cela se produira, elle brillerait temporairement de manière très intense, devenant brièvement aussi lumineuse que la Lune dans le ciel nocturne. Cependant, il reste difficile de prédire avec précision quand cette explosion se produira. Par ailleurs, les mystères entourant Bételgeuse ne se limitent pas à cet évènement futur. Récemment, des astronomes ont en effet exploré une idée audacieuse capable d’expliquer plusieurs caractéristiques intrigantes de cette supergéante rouge.

Beaucoup d’azote et une rotation rapide

Les étoiles évoluent en fonction de leur masse et de leur composition chimique. La fusion de l’hydrogène dans leur noyau reste la principale source d’énergie. Elle les maintient stables pendant la majeure partie de leur vie. Néanmoins, au fur et à mesure que l’hydrogène est épuisé dans le noyau, les étoiles subissent des transformations majeures.

Dans le cas de Bételgeuse, les chercheurs ont remarqué une teneur élevée en azote dans son atmosphère externe. Or, nous savons que les supergéantes rouges sont généralement des étoiles plus anciennes et plus évoluées qui ont tendance à avoir des compositions chimiques marquées par une faible teneur en éléments plus lourds, tels que l’azote. La présence de cet élément en grandes quantités à stade de son évolution est donc inhabituelle. Pour les chercheurs, cela suggère que son intérieur a récemment été mélangé, altérant sa composition chimique typique.

De plus, Bételgeuse tourne beaucoup plus rapidement sur elle-même que les autres supergéantes rouges. Là encore, c’est inhabituel. À mesure qu’elles prennent de l’âge, les étoiles ont en effet tendance à ralentir leur rotation. Cette observation récente laisse donc à penser qu’un évènement majeur a perturbé l’étoile, la forçant à conserver son élan. Mais alors, comment expliquer ces caractéristiques inhabituelles ? L’une des hypothèses avancées est celle de la fusion silencieuse entre deux étoiles plus petites.

bételgeuse étoile
La géante rouge Bételgeuse. Crédits : ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / E. O’Gorman / P. Kervella

Que se serait-il passé lors de cette fusion ?

Dans le scénario proposé, l’étoile principale était déjà une supergéante rouge en devenir, tandis que l’étoile compagne, moins massive, poursuivait la fusion de l’hydrogène dans son noyau. Au fur et à mesure que l’étoile supergéante devenait de plus en plus massive et évoluait, son atmosphère s’étendait à tel point qu’elle atteignait l’orbite de l’étoile compagne. Cette configuration aurait alors provoqué un transfert de masse entre les deux étoiles, l’étoile compagne accumulant davantage de matière provenant de la supergéante. Ce transfert de masse aurait alors eu pour conséquence de ralentir la rotation de cette étoile compagne, tout en la faisant s’approcher de l’étoile supergéante. Finalement, les deux étoiles seraient entrées en collision avant de fusionner.

Lors de cette fusion, une quantité considérable d’énergie aurait été libérée sous forme de jets de gaz, expulsant une partie de la matière de l’étoile dans l’espace. En fin de compte, la supergéante rouge résultante aurait retrouvé sa forme initiale. Cependant, cet évènement aurait mélangé les éléments plus lourds, comme l’azote, dans les couches supérieures de son atmosphère. C’est pourquoi on observerait aujourd’hui une teneur en azote inhabituellement élevée dans l’atmosphère de Bételgeuse aujourd’hui. De plus, ce phénomène aurait ajouté une quantité significative d’énergie de rotation à Bételgeuse, ce qui expliquerait sa vitesse de rotation actuelle.

Toutefois, nous n’aurons probablement jamais de réponse à ces interrogations, du moins pas de notre vivant. Il faudra en effet que Bételgeuse explose en supernova, un évènement prévu au cours des 100 000 prochaines années, pour obtenir des preuves directes de cette théorie. À ce moment-là, les futurs astronomes pourront étudier les éléments expulsés pour déterminer si cette étoile est effectivement née d’une fusion stellaire.