Dynamique et formation d'étoiles doubles à éclipses Hipparcos à compagnon serré.

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Plus de la moitié des étoiles du voisinage solaire appartiennent à des systèmes d'étoiles doubles ou multiples. 
La plupart des étoiles se trouvent rassemblées dans des groupes où elles sont liées par l'attraction gravitationnelle. Elles tournent alors autour du centre de gravité commun au système (qui lui même se déplace avec les objets environnants). Les techniques modernes d'observation ne font qu'accroître la fréquence relative des binaires observées. On classe les différents types d'étoiles doubles en fonction de la technique d'observation utilisée pour les détecter : visuelles, spectroscopiques, interférométriques, photométriques, astrométriques...etc.

Les étoiles doubles à éclipses 

Lorsque le plan de l'orbite d'une étoile double se trouve dans la direction de la Terre,  l'une des étoiles cache périodiquement l'autre. On a alors un système d'étoile double à éclipses. On assiste à des changements de l'éclat apparent du groupe. Cette variation est d'autant plus visible que l'astre éclipsé est plus brillant et caché complètement par l'autre étoile du système. 

Un exemple type d'étoiles à éclipses est Algol dans la constellation de Persée (les deux composantes sont suffisamment proches pour qu'il y ait transfert de masse de l'une à l'autre : voyez la simulation - mpeg, 935k - qu'en ont faite John M. Blondin, Mercedes T. Richards et Michael L. Malinowski)

Les étoiles doubles à éclipses, à doubles spectres, sont les seuls objets dont on peut connaître la masse et le rayon de chaque composante à 1-2% près, à condition d'observer leurs courbes de lumière et de vitesse radiale. On peut aussi connaître les orbites et les distances des systèmes. Ces objets jouent alors, dans la détermination des distances astronomiques, le rôle des céphéïdes avec le net avantage d'être beaucoup plus nombreuses.

Certaines étoiles doubles à éclipses présentent des variations des courbes de lumière dues à la présence d'un troisième compagnon proche, le plus souvent non observé, qui perturbe l'orbite du système à éclipses.

Voyez une simulation d'un système d'étoile double à éclipses (utilise Java) réalisée par Terry Herter de l'université Cornell.

A partir d'observations réalisées à l'OHP, au Pic du Midi et à Grenade, une étude des étoiles doubles à éclipses HIPPARCOS a été entreprise en collaboration avec le département d'astronomie de Barcelone et l'observatoire de Cracovie. Les courbes de vitesse radiale et de lumière sont obtenues respectivement avec le spectrographe Élodie et au téléscope de 80 cm de l'OHP ; les mesures en photométrie de Stromgrem sont faites à l'observatoire de Grenade. Au tavelographe du Pic du Midi nous observons des systèmes à éclipses HIPPARCOS ayant un compagnon visuel à moins d'une seconde d'arc.

Cet ensemble d'observations nous permet de déterminer les masses, les rayons et les températures des étoiles, et d'étudier la dynamique des systèmes d'étoiles triples (dynamique des trois corps). 

On mesure à l'OHP la vitesse radiale de ces objets : les deux ou trois composantes tournent autour du centre de gravité du système, qui est différent du centre de gravité de l'objet le plus important. Ainsi, la vitesse radiale de l'objet (vitesse de déplacement de l'objet le long de la ligne de visée) varie faiblement au cours de la révolution des composantes - voir la simulation d'un système d'étoiles doubles spectroscopiques (utilise Java) réalisée par Terry Herter de l'université Cornell.

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Mission du 16 au 22 Janvier 2001
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Astronome : OBLAK Edouard de l'observatoire de Besançon
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Instrument : spectrographe Élodie sur le télescope de 193 cm

Raisons du choix de cet instrument :

La recherche de la présence d'un tiers corps dans un système stellaire double à éclipses nécessite une observation délicate quant à la détection d'un corps qui sera le plus souvent de faible masse. Les vitesses radiales recherchées, les plus précises possibles, vont permettre, en complément des mesures photométriques obtenues par ailleurs (courbe de lumière), d'obtenir tout d'abord les vitesses radiales des deux composantes très serrées, mais surtout la vitesse radiale du troisième corps. Les observations effectuées lors de missions antérieures avec Élodie ont confirmé dans beaucoup de cas la présence d'un troisième corps avec un pic de corrélation bien marqué. Le rapport signal/bruit se situe entre 50 et 100 pour la majorité des objets du programme.

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Collaborations :
 
D. Dapergolas Observatoire d'Athènes, station de Krynerion
T. Kundera Observatoire de Cracovie
Maria Kurpinska-Winiarska Observatoire de Cracovie
Erwan Lastennet Queen Mary & Westfield College, Astronomy Unit, Londres
Patricia Lampens Observatoire Royal de Belgique, Bruxelles
A. Tokovinin Sternberg Astronomical Institute, Moscou

Ce programme est soutenu par le programme national de physique stellaire

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Pour en savoir plus :
 

Création, distribution et applications scientifiques d'une base de données de tous les types d'étoiles doubles et multiples à l'observatoire de Besançon.

Catalogue d'étoiles doubles à éclipses 

Base de données des minima des étoiles doubles à éclipses (Observatoire de Cracovie)

Les étoiles binaires (cours de Terry Herter à l'université Cornell)

Les binaires à éclipses (université d'Austin, Texas)

Simulation d'un système d'étoile double à éclipses 

Bibliothèque sur les étoiles doubles (US Naval Observatory, Washington)

Les étoiles doubles - présentation de la commission des étoiles doubles de la société astronomique de France.

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Page préparée par Alain Vin - dernière mise à jour le 1er Février 2001