(Mis à jour: 5 janvier 2006)
Par: Damien Lemay
Club d'Astronomie de Rimouski
Introduction:
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Tous les astronomes amateurs ont dans leur répertoire quelques étoiles doubles spectaculaires,
qu'ils exibent lors des soirées populaires. Mais, à vrai dire c'est une catégorie d'étoile qui
n'inspire plus autant de ferveur qu'autrefois, pourtant elles peuvent apporter beaucoup de
satisfaction à l'observateur visuel comme à l'astrophotographe.
Les étoiles doubles résultent soit de l'alignement fortuit de deux étoiles dans le ciel (alors qu'elles
sont à des distances qui peuvent êtres très différentes), ou d'étoiles liées par la gravité et en orbite
l'une autour de l'autre. En première approximation, on peut dire que la plus petite tourne autour
de la plus grosse, mais en réalité elles sont en orbite autour du centre de masse du système. Avec
les années on peut mesurer le mouvement orbital des étoiles et ainsi déterminer le temps requis
pour boucler une orbite, qu'on appelle la période.
En plus des doubles visuelles, il y aussi les doubles spectroscopiques et les doubles à éclipses.
Comme leur nom l'indique, les premières sont identifiées par l'effet doppler qui engendre un
déplacement périodique des raies du spectre, et parfois même un dédoublement s'il s'agit d'étoiles
semblables. La distance angulaire entre les composantes est généralement trop petite pour voir les
étoiles individuellement. Quant aux doubles à éclipses, il s'agit de binaire dont le plan de l'orbite
est parallèle à notre ligne de visé, avec le résultat que les deux composantes peuvent s'éclipser.
On les appelle aussi variables à éclipse et elles sont le sujet d'étude de la part des observateurs
d'étoiles variables. Ces dernières ont souvent une période très courte, quelques jours ou même
quelques dizaines d'heures. Ces cas extrêmes révèlent des étoiles très rapprochées les unes des
autres, déformées par la gravité intense.
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Paramètres des doubles
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Afin de quantifier ces astres, on définit les paramètres suivants:
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- La séparation, c'est la distance angulaire entre les composantes, généralement exprimée en
secondes d'arc
- La magnitude de chacune des composantes. La plus lumineuse est la principale alors que l'autre
est la secondaire.
- La position angulaire, c'est l'angle que fait la ligne qui joint les deux étoiles en partant de la
principale, par rapport au nord en tournant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (anti-
horaire).
- Des notes supplémentaires peuvent indiquer la couleur, la période de l'orbite des binaires
connues, etc …
Dans le cas des binaires, le centre de masse est le point autour duquel les composantes tournent,
leur distance par rapport à ce point étant inversement proportionnelle à leur masse. Au cours
d'une orbite, les deux composantes sont toujours sur une ligne droite qui passe par le centre de
masse. On peut faire une comparaison avec une balançoire à planche comme illustré. Si les deux
personnes sont de même poids, le point du support sera à mi-chemin entre les deux. Si l'une pèse
le double de l'autre, pour obtenir l'équilibre la plus petite doit se positionner deux fois plus loin
que l'autre du point de support.
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Leur observation
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Il y a des doubles pour tous les instruments, même pour l'œil nu. Par exemple, la paire Alcor et
Mizar dans la Grande Ourse est utilisée comme référence pour tester la performance de nos yeux.
Aussi longtemps qu'on peu voir les deux composantes, l'humain est généralement satisfait de sa
vue. Une paire de jumelles la résout facilement, de même que Epsilon de la Lyre, Bêta du
Capricorne et beaucoup d'autres.
Tout instrument digne de s'appeler télescope (ou lunette astronomique) en montre d'avantage,
proportionnellement au diamètre de l'instrument. Évidemment, la qualité optique a aussi un rôle à
jouer de même que la turbulence atmosphérique (seeing). Le diamètre de l'instrument se compare
à un entonnoir qui capterait de la pluie, plus il est large plus il capte de photons, donc permet de
voir des objets moins lumineux. Par contre, la qualité optique est une mesure de la capacité à bien
concentrer la lumière. En d'autres mots, plus la lumière d'une étoile est concentrée en un petit
point, plus il sera facile de séparer deux étoiles très proches l'une de l'autre.
Dans l'exemple ci-contre, nous avons deux images de l'étoile 61 du Cygne. L'image du bas a une
résolution supérieure à celle du haut. Cette étoile est rapide, remarquez son déplacement entre les dates
ou elle fut photographiée, septembre 2005 en haut et.juin 2000 en bas.
La différence de magnitude est aussi un facteur important. Plus les composantes ont une
luminosité comparable, plus il est facile de les séparer. Ainsi, les composantes de Epsilon 1 et
Epsilon 2 dans la Lyre qui ont une séparation respective de 2.7" et 2.5" respectivement et une
magnitude aux alentours de 6, sont plus faciles à séparer que Sirius A et B distantes de 6", avec
une différence de 5 magnitudes. De même, le compagnon de l'Étoile Polaire qui est à 18" mais 7
magnitude plus faible, est difficile à observer. La raison est que la plus faible est alors noyée dans
la lueur de l'autre. Voir l'exemple ci-contre à gauche.
Le mouvement apparent des composantes d'une binaire est influencé par l'angle que fait le plan
de son orbite relativement à la ligne de visée depuis la terre. Si vue de face, on voit une orbite
non déformé. Si vue par la tranche, on voit les composantes sur une ligne droite s'approcher puis
s'éloigner l'une de l'autre, en sommes elles semblent osciller. Si l'angle d'inclinaison est
intermédiaire, l'orbite apparaîtra plus ou moins déformée.
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Table d'étoiles doubles suggérées: ceci est un sous ensemble de la liste de 100 étoiles qu'on retrouve sur le
site de l'Astronomical League où elles sont par ordre d'ascension droite. Moi j'ai préféré les mettre par ordre de constellation. Reproduit avec permission.
Numéro |
Constellation |
Objet |
A.D. |
Déc. |
Mag. |
Sép. |
A.P. |
1 |
Andromède |
Gamma |
02h 03m.9 |
+42° 20' |
2.3, 5.5 |
9.8" |
63° |
2 |
Bélier |
Gamma |
01h 53m.5 |
+19° 18' |
4.8,
4.8 |
7.8" |
0° |
3 |
Bouvier |
Xi |
14h 51m.4 |
+19° 06' |
4.7,
7.0 |
6.9" |
332 |
4 |
Bouvier |
Pi |
14h 40m.7 |
+16° 25' |
4.9,
5.8 |
5.6" |
108° |
5 |
Camelopardalis |
1 |
04h 32m.0 |
+53° 55' |
5.7,
6.8 |
10.3" |
308° |
6 |
Cancer |
Iota |
08h 46m.7 |
+28° 46' |
4.2,
6.6 |
30" |
307° |
7 |
Capricorne |
Alpha |
20h 18m.1 |
-12° 33' |
3.6,
4.2 |
378" |
291° |
8 |
Cassiopée |
Eta |
00h 49m.1 |
+57° 49' |
3.4,
7.5 |
12" |
307° |
9 |
Couronne
Boréale |
Sigma |
16h 14m.7 |
+33° 52' |
5.6,
6.6 |
6.2" |
233° |
10 |
Cygne |
61 |
21h 06m.9 |
+38° 45' |
5.2,
6.0 |
28" |
146° |
11 |
Cygne |
Beta
Albirio |
19h 30m.7 |
+27° 58' |
3.1,
5.1 |
34.4" |
54° |
12 |
Dragon |
40/41 |
18h 00m.2 |
+80° 00' |
5.7,
6.1 |
19.3" |
232° |
13 |
Eridan |
55 |
04h 43m.6 |
-08° 48' |
6.7,
6.8 |
9.2" |
317° |
14 |
Éridan |
32 |
03h 54m.3 |
-02° 57' |
4.8,
6.1 |
6.8" |
347° |
15 |
Gémeaux |
Alpha |
07h 34m.6 |
+31° 53' |
1.9,
2.9 |
2.2" |
171° |
16 |
Grande
Ourse |
Zeta
Alcor-Mizard |
13h 23m.9 |
+54° 56' |
2.3,
4.0, 4.0 |
14.4",
709" |
152°,
71° |
17 |
Hercule |
Alpha |
17h 14m.6 |
+14° 23' |
3.5,
5.4 |
4.7" |
107° |
18 |
Les
Chiens de Chasse |
Alpha |
12h 56m.0 |
+38° 19' |
2.9,
5.5 |
19.4" |
229° |
19 |
Lion |
Gamma |
10h 20m.0 |
+19° 51' |
2.2,
3.5 |
4.4" |
122 |
20 |
Lyre |
Epsilon
1 |
18h 44m.3 |
+39° 40' |
5.0,
6.1, |
2.6", |
173°, |
21 |
Lyre |
Epsilon
2 |
|
|
5.2,
5.5 |
2.3" |
94° |
22 |
Lyre |
Beta |
18h 50m.1 |
+33° 22' |
3.4,
8.6 |
46" |
149° |
23 |
Monoceros |
Beta |
06h 28m.8 |
-07° 02' |
4.7,
5.2 |
7.3" |
132° |
24 |
Ophiuchus |
36 |
17h 15m.3 |
-26° 36' |
5.1,
5.1 |
4.4" |
154° |
25 |
Orion |
Lamda |
05h 35m.1 |
+09° 56' |
3.6,
5.5 |
4.4" |
43° |
26 |
Orion |
Beta |
05h 14m.5 |
-08° 12' |
0.1,
6.8 |
9.5" |
202° |
27 |
Petite
Ourse |
Alpha
Polaire |
02h 31m.8 |
+89° 16' |
2.0,
9.0 |
18.4" |
218° |
28 |
Scorpion |
Beta |
16h 05m.4 |
-19° 48' |
2.6,
4.9 |
13.6" |
21° |
29 |
Taureau |
Chi |
04h 22m.6 |
+25° 38' |
5.5,
7.6 |
19.4" |
24° |
30 |
Triangle |
Iota |
02h 12m.4 |
+30° 18' |
5.3,
6.9 |
3.9" |
71° |
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À quoi bon?
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D'abord, faisons un peu d'histoire. William Hershell (1739-1822), le découvreur d'Uranus, a été le
premier astronome à étudier sérieusement les étoiles multiples et après une dizaine d'années a pu
constater que certaines sont liées par l'attraction universelle, d'où le nom de binaire. Parmi les
autres somnités dans le domaine, mentionnons Wilhelm Struve (1793-1864) et Robert Aitken
(1864-1951). Aujourd'hui, le Washington Double Stars Catalog contient le recensement de
83,211paires. En mesurant la dimension et la période des orbites, ça permet de calculer la masse
des étoiles, une donnée extrêmement importante en astrophysique. En effet, la masse est
primordiale dans toute théorie sur la vie et l'évolution des étoiles.
Quant à l'amateur, la première raison pour faire ce genre d'observation est simplement pour la
curiosité et le plaisir d'observer. Mais, à la longue et surtout avec les moyens technologiques
d'aujourd'hui, il est en mesure de fournir des données précises pour raffiner l'orbite de
plusieurs binaires qui n'ont pas été suffisamment étudiées.
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La photographie d'étoiles doubles
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Les caméras CCD et aussi la famille des webcams, mettent de nombreuses étoiles doubles à la
portée des amateurs. Alors que le ciel profond est handicapé par la pollution lumineuse dans les
villes, il est intéressant de constater que la photographie des doubles est affectée à un niveau
beaucoup moindre.
Par ailleurs, des logiciels permettent de calculer la séparation entre les composantes et en alignant
les rangées de pixels du détecteur parallèlement à la direction des points cardinaux, on peut aussi
mesurer l'angle de position.
J'ai fait des expériences avec la Caméra NextImage de Celestron couplée à un C14, et je vous
présente ci-après quelques unes des images que j'ai obtenu. J'espère que ces résultats en inciteront quelques
autres à tenter l'expérience.
Doubles avec une grande séparation
Note: pour chacune j'indique la séparation en seconde d'arc.
Cependant, l'échelle peut varier un peu d'une image à l'autre
Doubles avec une moyenne séparation
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Doubles avec une petite séparation
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Les composantes Epsilon 1 et 2 de la Lyre sont distantes de 210 secondes d'arc, de sorte que le champs de vision
ne permet pas de les photographier simultanément. Je les aies prises séparément, puis fait un montage
pour les montrer ensemble. Pour cette raison, la distance entre les deux paires est approximative. |
Des sites intéressants: ces liens furent ajoutés avec la permission des sites visés
-
http://www.astroleague.org/al/obsclubs/dblstar/dblstar2.html
L'Astronomical League offre sa "Double Star Observing List" qui contient 100 entrées, par ordre
d'ascension droite.
http://www.dibonsmith.com/orbits.htm
Site de Richard Dibon-Smith, entre autres il présente une table contenant 150 doubles, "The orbits of
150 visual binaries", listées par ordre alphabétique selon le nom des constellations.
Particulièrement intéressant, en cliquant sur le nom d'une étoile, un diagramme de l'orbite
apparaît.
http://members.aol.com/astroalcove/double.html
Site web préparé et maintenu par Gamze & Haldun I. Menali. Cette page contient plusieurs liens intéressants en regard des étoiles doubles.
Je vous invite aussi à naviguer le reste de ce site qui contient énormément d'information sur plusieurs sujets
-
Par: Damien Lemay
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Il vous est cependant permis d'inclure dans vos propres documents des liens vers ceux-ci.
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