Les RR Lyrae, une famille d’étoiles pulsantes

Présentation au sujet: "Les RR Lyrae, une famille d’étoiles pulsantes"— Transcription de la présentation:

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

2 Structure de l’exposé Théorie
Rappel de l’évolution 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 l’exposé 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 d’Observation 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 d’une étoile dans le diagramme HR (Hertzsprung-Russell)
Vie tranquille dans la séquence principale (fusion de l’hydrogène en hélium 500 M T/s) pendant 10 milliards d’années. Température du noyau10 M 0C Masse des RR Lyrae = 0.7 M☼ Après une dizaine de milliards d’années  hydrogène est épuisé dans le noyau de l’étoile. Magnitude absolue = magnitude à 10 parsec (32.6 années lumière)

7 L’étoile peut devenir une RR Lyrae
L’étoile quitte la séquence principale L’hydrogène de l’enveloppe continue à fusionner et l’étoile grimpe la branche des géantes Le noyau se contracte et lorsque l’on atteint le sommet de la branche, la température du noyau devient suffisante (100 M 0C)pour que l’hélium fusionne. Flash de l’hélium L’étoile descend très rapidement et atteint le croisement des bandes horizontale et d’instabilité  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/dm3) 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 R2 T4

11

12 Mécanisme de pulsation
Pulsation = phénomène périodique Similaire à la vibration d’une corde de violon ou d’une balançoire le mouvement devrait s’amortir? avec un rayonnement continu de l’énergie, la pulsation devrait cesser après ans ( c.à.d. un millionième de la vie de l’étoile...) dans une balançoire, papa donne une impulsion ... L’impulsion nécessaire est fournie par un système de valve (Eddington 1917) qui module le flux d’énergie. comme dans un moteur thermique de l’hélium ionisé dans la couche externe rend celle-ci opaque lorsque l’étoile se comprime la température s’élève et l’hélium s’ionise et devient opaque (k-mécanisme). la chaleur s’accumule et accroit la pression -> impulsion recherchée Ensuite la pression devient suffisante pour relancer l’expansion .

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

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

15 Photométrie en très bref...
Aperture encercle l’étoile Annulus mesure le fond Gap zone mixte non-mesurée B = Moyenne en ADU du fond F = S (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 2 454 833 = 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 = T0 + n Période
Exemple avec une période de 13h = jour T0 = 10/9/2010 à 2h UT T1 = 10/9/2010 à 15h UT T2 = 11/9/2010 à 4h UT T3 = 11/9/2010 à 17h UT T4 = 12/9/2010 à 6h UT

19 CX Lyr : 2008 -2009 - 2010 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 d’un phénomène d’un doublement de la période : une piste pour expliquer l’effet 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 d’Observation 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

31 THE END