Sciences

Une classe particulière d'étoiles doubles

Dossier - La Détection d'étoiles doubles serrées par les occultations lunaires
DossierClassé sous :Astronomie , étoiles doubles , Constellation

-

L'occultation d'une étoile par la Lune est toujours un événement impressionnant, donnant à son observateur un sentiment profond de participation.

  
DossiersLa Détection d'étoiles doubles serrées par les occultations lunaires
 

L'occultation d'une étoile par la Lune est toujours un événement impressionnant, donnant à son observateur un sentiment profond de participation. Cela n'est pas surprenant lorsqu'on réalise que l'occultation nécessite l'alignement d'un astre, du bord lunaire et d'un observateur. Ce dernier est donc un acteur indispensable du phénomène. Sans lui, l'occultation, quoique prédite par les calculs, n'a pas lieu !

L'occultation d'une étoile par la Lune est un événement très rapide, durant en général quelques millisecondes. Le diamètre apparent de l'étoile est souvent si ténu que sa disparition - ou sa réapparition au bord lunaire opposé - serait instantanée, si la nature ondulatoire de la lumière n'imposait pas des franges d'interférences, donnant à la courbe de lumière une allure oscillante, ainsi que l'indique la figure 1.

La courbe 1 représente l'évolution de la lumière d'une étoile de diamètre infime lorsqu‘elle disparaît au bord lunaire, et la courbe 3 montre cette évolution lorsque le temps d'intégration est de 20 millisecondes, comparable à celui de l'œil humain et d'une caméra vidéo. Remarquez que dans le premier cas, au moment de la disparition physique de l'étoile (sur l'axe vertical), l'éclat de l'étoile a encore une intensité de 25% , alors que dans le second cas, il n'est plus que de 10% (d'après Thomas Flatrès, communication personnelle).

L'œil de l'observateur n'est pas capable de suivre les rapides fluctuations de la lumière de l'étoile durant son occultation. L'événement lui semble purement instantané. Il apparaît néanmoins que certaines occultations montrent une variation graduelle de la lumière. Ceci peut être dû au diamètre apparent non négligeable de l'étoile, ou à une configuration particulière du phénomène, qui peut étirer plus ou moins fortement la courbe de lumière.

Il arrive parfois que l'observateur capte une occultation qui accuse un palier. En observant la disparition d'une étoile, par exemple, il voit l'éclat de l'étoile diminuer brusquement, et ne disparaître totalement qu'une fraction de seconde plus tard. Il a observé la disparition d'une étoile double, tellement serrée qu'il n'a pu la séparer visuellement. Il s'agit là d'un événement surprenant et non reproductible, duquel l'observateur non averti peut être dubitatif, se demandant s'il n'a pas eu une hallucination. Il arrive ainsi que son doute l'incite à ne pas diffuser son observation.

Une étoile double ne pouvant pas être séparée visuellement au télescope montre une occultation en paliers ne durant que quelques dixièmes de secondes. Une règle grossière consiste à dire qu'un palier de luminosité de 0.2 seconde correspond à une séparation des composantes de l'étoile double de 0.1 seconde de degré, si l'occultation est radiale. La séparation entre les composantes peut être encore plus faible si l'occultation est plutôt rasante. Mais quelle est pour l'observateur visuel la limite de détection temporelle d'un tel palier ? Des comparaisons systématiques faites visuellement et en vidéo me permettent de dire que l'observateur visuel est à même de détecter clairement des paliers de 0.08 seconde. Cela signifie que par le biais des occultations lunaires, on peut détecter des étoiles doubles dont la séparation angulaire est de moins de 50 millisecondes de degré !

Etoiles doubles © Photos Observatoire de Besançon

Les étoiles découvertes au moyen des grandes lunettes ont rarement des séparations angulaires inférieures à 0.3 seconde de degré, tandis que les doubles spectroscopiques sont séparées par moins de 0.05 seconde. Une nouvelle classe d'étoiles doubles, dont les séparations sont comprises entre 0.05 et 0.3 secondes de degré, est donc détectable par les occultations lunaires. Un bon millier d'étoiles doubles ont été ainsi découvertes, certaines d'entre elles par la méthode photoélectrique des astronomes professionnels, ou par les techniques visuelle ou vidéographique des amateurs.