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Les RR Lyrae, une famille détoiles pulsantes Pierre de Ponthière AAVSO member (DPP) CBA Lesve GEOS www.dppobservatory.net 2010/09/30.

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1 Les RR Lyrae, une famille détoiles pulsantes Pierre de Ponthière AAVSO member (DPP) CBA Lesve GEOS 2010/09/30

2 Structure de lexposé Théorie Rappel de lévolution des étoiles Les RR Lyrae dans le diagramme HR Quelques caractéristiques –période –masse –courbes de lumière (RR Lyr ab, c) Mécanisme de la pulsation

3 Structure de lexposé Pratique – Apport des amateurs Courbe de lumière par photométrie Détermination du maximum Analyse des maxima –(O-C) –dérive des maxima –détermination de la periode de dérive : effet Blazhko Comparaison de quelques RR Lyrae Derniers résultats de télescopes spatiaux Partager et communiquer les résultats –GEOS Groupe Européen dObservation Stellaire –AAVSO American Association of Variable Star Observers

4 RR Lyrae une classe de Variables Etoiles variables – dénomination : NU Aur, CX Lyr, R Lyr, V593 Her Classes, dénomées suivant le prototype –RR Lyr, delta Cep (Céphéïdes) pulsantes –U Gem, SU UMa cataclysmiques –Mira (LPV) Variables à Longues Périodes RR Lyrae dans M3 RR Lyrae découvertes par W. Fleming en 1899 (assistante de Pickering)

5 Diagramme HR (Hertzsprung-Russell) Luminosité absolue versus Température = Couleur Diagonale = Séquence principale lieu des étoiles « normales » Massive = bleue = vie courte Faible masse = rouge = longue vie

6 Vie dune étoile dans le diagramme HR (Hertzsprung-Russell) Vie tranquille dans la séquence principale (fusion de lhydrogène en hélium 500 M T/s) pendant 10 milliards dannées. Température du noyau10 M 0 C Masse des RR Lyrae = 0.7 M Après une dizaine de milliards dannées hydrogène est épuisé dans le noyau de létoile. Magnitude absolue = magnitude à 10 parsec (32.6 années lumière)

7 Létoile peut devenir une RR Lyrae Létoile quitte la séquence principale Lhydrogène de lenveloppe continue à fusionner et létoile grimpe la branche des géantes Le noyau se contracte et lorsque lon atteint le sommet de la branche, la température du noyau devient suffisante (100 M 0 C)pour que lhélium fusionne. Flash de lhélium Létoile descend très rapidement et atteint le croisement des bandes horizontale et dinstabilité elle pulse

8 RR Lyrae dans M5 (amas globulaire) douces Sky & Telescope (December 2010)

9 Caractéristiques des RR Lyrae RR ab montée très rapide, descente lente, plateau au minimum avec un bump période 0.4 à 0.7 jour RR c pas de plateau, pentes douces période 0.2 à 0.5 jour Période 0.1 à 1.0 jour Masse 0.7 M Diamètre 4 à 6 D Température externe 6100 à 7400 K Pauvre en métal Noyau de forte densité (7 T/dm 3 ) et une enveloppe légère Etoile agée

10 Caractéristiques des RR Lyrae Au minimum de luminosité tend vers le rouge température basse minimum de rayon Au maximum de luminosité tend vers le bleu, température élevée expansion vient de démarer Variation du rayon environ 15% Vitesse radiale km/s RRab Vitesse radiale km/s RRc L = k R 2 T 4

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12 Mécanisme de pulsation Pulsation = phénomène périodique Similaire à la vibration dune corde de violon ou dune balançoire le mouvement devrait samortir? avec un rayonnement continu de lénergie, la pulsation devrait cesser après ans ( c.à.d. un millionième de la vie de létoile...) dans une balançoire, papa donne une impulsion... Limpulsion nécessaire est fournie par un système de valve (Eddington 1917) qui module le flux dénergie. comme dans un moteur thermique de lhélium ionisé dans la couche externe rend celle-ci opaque lorsque létoile se comprime la température sélève et lhélium sionise et devient opaque (k-mécanisme). la chaleur saccumule et accroit la pression -> impulsion recherchée Ensuite la pression devient suffisante pour relancer lexpansion.

13 Pratique Mesures des RR Lyrae par les amateurs = Contribution scientifique reconnue Backyard Science

14 Pratique – Courbe de lumière Mesure de la luminosité de létoile en fonction du temps Télescope couplé à une caméra photométrie Calcul des éphémérides de létoile Localisation de létoile dans le ciel

15 Photométrie en très bref... Aperture encercle létoile Annulus mesure le fond Gap zone mixte non-mesurée B = Moyenne en ADU du fond F = (ADU étoile – B) on calcule F objet / F référence

16 Mesure du maximum –Temps du maximum en en Jour Julien avec correction héliocentrique. –Magnitude au maximum

17 JD : Jour Julien JD = Julian Day = Jour Julien = 1/1/2009 Numérotation des jours depuis le lundi 1er Janvier 4713 BC à 12h UT Pas de Jours Juliens locaux – tjs Greenwich Echappe aux caprices du calendrier (y.c. réforme du Pape Grégoire en Octobre 1582) Change à 12h UT Internet fournit des calculateurs

18 Ephémérides Phénomène périodique T n = T 0 + n Période Exemple avec une période de 13h = jour T 0 = 10/9/2010 à 2h UT T 1 = 10/9/2010 à 15h UT T 2 = 11/9/2010 à 4h UT T 3 = 11/9/2010 à 17h UT T 4 = 12/9/2010 à 6h UT

19 CX Lyr : CX Lyr (type RR Lyr ab) Correction héliocentrique (JD -> HJD) Détermination de la période (Analyse Fourier) HJD = E

20 CX Lyr Folded Light curve Variations de la magnitude au maximum Avance Retard du maximum Effet Blazhko (mystère depuis un siècle...)

21 Effet Blazhko

22 Diagramme (O-C) Observé – Calculé (2008) Estimation de la période Blazhko = 62j 0.01 j = 14.4 min

23 Diagramme (O-C) Observé – Calculé ( )

24 CX Lyr : Folded (O-C) & Mag Période Blazhko = 68 j (estimation en 2008 = 62 j)

25 VY CrB Période Blazhko = 33.4 j

26 NU Aur Période Blazhko = 114 j ??

27 Satellite CoRoT Mesure en continu le rêve Blazhko period j

28 Satellite Kepler Découverte dun phénomène dun doublement de la période : une piste pour expliquer leffet Blazhko??

29 Réseaux pour amateurs - Partager et communiquer les résultats - Support des professionnels –AAVSO (American Associate of Variable Star Observer) plus de 1000 membres organisation importante (10 à 15 permanents, dont des astronomes professionnels) site complet deux réunions par an –GEOS (Groupe Européen dObservation Stellaire) une trentaine de membres petite organisation sur centrée sur les RR Lyrae comprend plusieurs professionnels une réunion par an en Italie à Ca del Monte

30 Littérature –Understanding Variable Stars by John R. Percy Cambridge University Press –RR Lyrae Stars by Horace A. Smith Cambridge University Press –CX Lyrae 2008 Observing Campaign by P. de Ponthière, J.F. Le Borgne and F.J Hambsch JAAVSO Vol 37, –CoRoT light curves of RR Lyrae stars. CoRoT : long-term changes in the Blazhko effect and excitation of additional modes by E. Poretti,, J.F. Le Borgne et al. June –Does Kepler unveil the mystery of the Blazhko effect? First detection of period doubling in Kepler Blazhko RR Lyrae stars by R. Szabo et al. June 2010

31 THE END


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