Bételgeuse a été le centre d'une attention médiatique importante ces derniers temps. La supergéante rouge approche de la fin de sa vie, et quand une étoile de plus de 10 fois la masse du Soleil meurt, il sort de façon spectaculaire. Avec sa luminosité récemment tombée au point le plus bas des cent dernières années, de nombreux passionnés de l'espace sont ravis que Bételgeuse puisse bientôt devenir une supernova, exploser dans un affichage éblouissant qui pourrait être visible même à la lumière du jour.

Alors que la célèbre étoile sur l'épaule d'Orion connaîtra probablement sa disparition au cours du prochain million d'années – pratiquement quelques jours dans le temps cosmique – les scientifiques maintiennent que sa gradation est due à la pulsation de l'étoile. Le phénomène est relativement fréquent chez les supergéantes rouges, et Bételgeuse est connue depuis des décennies pour faire partie de ce groupe.

Par coïncidence, des chercheurs de l'UC Santa Barbara ont déjà fait des prédictions sur la luminosité de la supernova qui résulterait de l'explosion d'une étoile pulsante comme Bételgeuse.

L'étudiant diplômé en physique Jared Goldberg a publié une étude avec Lars Bildsten, directeur de l'Institut Kavli de physique théorique (KITP) du campus et professeur de physique Gluck, et le chercheur principal du KITP, Bill Paxton, détaillant comment la pulsation d'une étoile affectera l'explosion qui s'ensuit lorsqu'elle atteint la fin. Le papier apparaît dans le Journal d'astrophysique .

"Nous voulions savoir à quoi cela ressemble si une étoile pulsante explose à différentes phases de pulsation, " dit Goldberg, un chercheur diplômé de la National Science Foundation. "Les modèles antérieurs sont plus simples car ils n'incluent pas les effets dépendants du temps des pulsations."

Lorsqu'une étoile de la taille de Bételgeuse manque enfin de matière pour fusionner en son centre, il perd la pression extérieure qui l'empêchait de s'effondrer sous son propre poids immense. L'effondrement du noyau qui en résulte se produit en une demi-seconde, bien plus rapidement qu'il n'en faut pour remarquer la surface et les couches externes gonflées de l'étoile.

Lorsque le noyau de fer s'effondre, les atomes se dissocient en électrons et protons. Ceux-ci se combinent pour former des neutrons, et dans le processus libèrent des particules de haute énergie appelées neutrinos. Normalement, les neutrinos interagissent à peine avec les autres matières :100 000 milliards d'entre eux traversent votre corps chaque seconde sans une seule collision. Cela dit, les supernovae sont parmi les phénomènes les plus puissants de l'univers. Le nombre et l'énergie des neutrinos produits lors de l'effondrement du noyau sont si immenses que même si seule une infime fraction entre en collision avec la matière stellaire, c'est généralement plus que suffisant pour lancer une onde de choc capable de faire exploser l'étoile.

L'explosion qui en résulte frappe les couches externes de l'étoile avec une énergie stupéfiante, créant une explosion qui peut brièvement éclipser une galaxie entière. L'explosion reste brillante pendant environ 100 jours, puisque le rayonnement ne peut s'échapper qu'une fois que l'hydrogène ionisé se recombine avec les électrons perdus pour redevenir neutre. Cela procède de l'extérieur vers l'intérieur, ce qui signifie que les astronomes voient plus profondément dans la supernova au fil du temps jusqu'à ce que finalement la lumière du centre puisse s'échapper. À ce moment, tout ce qui reste est la faible lueur des retombées radioactives, qui peut continuer à briller pendant des années.

Les caractéristiques d'une supernova varient avec la masse de l'étoile, l'énergie totale d'explosion et, surtout, son rayon. Cela signifie que la pulsation de Bételgeuse rend la prédiction de son explosion un peu plus compliquée.

Les chercheurs ont découvert que si l'étoile entière pulsait à l'unisson, en respirant et en expirant, si vous voulez, la supernova se comportera comme si Bételgeuse était une étoile statique avec un rayon donné. Cependant, différentes couches de l'étoile peuvent osciller l'une en face de l'autre :les couches externes se dilatent tandis que les couches intermédiaires se contractent, et vice versa.

Pour le cas de pulsation simple, le modèle de l'équipe a donné des résultats similaires aux modèles qui ne tenaient pas compte de la pulsation. "Cela ressemble à une supernova d'une étoile plus grande ou d'une étoile plus petite à différents points de la pulsation, " expliqua Goldberg. " C'est quand on commence à considérer des pulsations qui sont plus compliquées, où il y a des choses qui entrent en même temps que des choses qui sortent, alors notre modèle produit en fait des différences notables, " il a dit.

Dans ces cas, les chercheurs ont découvert qu'à mesure que la lumière s'échappait des couches de plus en plus profondes de l'explosion, les émissions apparaîtraient comme si elles étaient le résultat de supernovae d'étoiles de tailles différentes.

"La lumière de la partie de l'étoile qui est comprimée est plus faible, " Goldberg a expliqué, "comme on pourrait s'y attendre d'un modèle plus compact, étoile non pulsante." Pendant ce temps, la lumière des parties de l'étoile qui étaient en expansion à l'époque semblerait plus brillante, comme s'il venait d'un plus grand, étoile non pulsante.

Goldberg prévoit de soumettre un rapport à Research Notes of the American Astronomical Society avec Andy Howell, professeur de physique, et le chercheur postdoctoral du KITP Evan Bauer résumant les résultats des simulations qu'ils ont exécutées spécifiquement sur Betelgeuse. Goldberg travaille également avec le postdoc KITP Benny Tsang pour comparer différentes techniques de transfert radiatif pour les supernovae, et avec l'étudiant diplômé en physique Daichi Hiramatsu sur la comparaison des modèles d'explosion théoriques aux observations de supernova.