01/04/2015

Les RR Lyrae ne sont plus seules

Certaines étoiles sont très particulières, c'est le cas des étoile du type RR Lyrae. Ces étoiles sont particulières car ce sont des étoiles variables, pulsantes. Leur luminosité varie périodiquement, en même temps que leur température et probablement leur diamètre. La première du genre, qui a donné son nom à ce type, est située dans la constellation de la Lyre, et sa nature variable fut découverte par l'écossaise Williamina Fleming en 1901. Les RR Lyrae sont particulières aussi par ce qu'elles sont très très vieilles : elles ont l'âge de la galaxie, soit pas loin de 13 milliards d'années. Et sur 100000 RR Lyrae connues, une seule était jusqu'à aujourd'hui connue pour former un couple avec une autre étoile, ce qui était un véritable mystère, les systèmes binaires étant une configuration très courante habituellement.


Après de longues années d'études, une équipe d'astronomes internationale vient de montrer pour la première fois que, oui, les RR Lyrae ressemblent en fait aux autres étoiles et peuvent vivre en couple.
Carte du ciel dans la zone du bulbe central de la Voie Lactée. Les positions des RR Lyrae binaires sont représentées par des points rouges.  La zone couverte vaut 20 x 15 degrés. Credit: D. Minniti/Royal Astronomical Society
C'est dans une letter publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vénérable revue britannique d'astronomie, que Gergely Hajdu, du Millennium Institute of Astrophysics au Chili, et ses collaborateurs, décrivent l'observation de 20 étoiles RR Lyrae en systèmes binaires. Il faut se rappeler à quel point les systèmes binaires sont importants, car ils permettent, grâce à l'étude de leur propriétés orbitales, de connaître par exemple les masses très précises des deux compagnes. La masse était jusqu'alors un paramètre mal connu pour les RR Lyrae, justement du fait que nous n'en connaissions pas de systèmes binaires. Comme nous l'avons dit les RR Lyrae sont les étoiles les plus vieilles de la galaxie et renferment donc quelques précieux secrets sur les débuts de la Voie Lactée que nous aimerions connaître, curieux que nous sommes. 

Parmi les 20 candidates RR Lyrae détectées en couple, l'équipe menée par Hajdu en a identifié 12 dont les observations fournissent un très haut niveau de confiance, les 8 autres étant un peu moins certaines.
Les astronomes ont exploité une méthode peu banale, appelée la méthode de l'effet du temps de trajet de la lumière. Comme l'étoile est variable, montrant des pulsations d'intensité, si elle tourne autour d'une étoile compagne, il doit exister des différences infimes dans le temps de trajet de la lumière, au cours du mouvement de l'étoile sur son orbite, et qu'on peut retrouver sous forme de variations de la phase de la pulsation de l'étoile.
Ils ont exploité les données du projet polonais OGLE basé sur des observations du télescope Warsaw de l'observatoire de Las Campanas au Chili, en analysant près de 2000 RR Lyrae situées dans la zone centrale de la Galaxie. La difficulté est venue du fait que la quasi totalité des 20 RR Lyrae binaires trouvées montrent une période orbitale très longue, de plusieurs années, ce qui implique la nécessité d'observer ces objets sur de très longues durées pour pouvoir les caractériser. Le fait que leur période orbitale soit grande veut dire que l'étoile compagne se trouve assez loin de la RR Lyrae. 

Quand bien même, l'information orbitale va désormais pouvoir être connue pour 20 RR Lyrae, ce qui augmente d'un facteur 20 d'un coup le nombre de RR Lyrae binaires connues, et on va enfin pouvoir mesurer des choses directement, comme en premier la masse de ces étoiles, mais aussi pourquoi pas leur diamètre. Jusqu'ici, ces paramètres physiques étaient avant tout des résultats de théorie.

Les auteurs estiment, à partir de cet échantillon observé, la proportion globale de RR Lyrae qui doivent exister en systèmes binaires et trouvent le chiffre de 4% pour limite basse. Une proportion qui reste faible, certes, qui pourrait tout à fait être revue encore à la hausse à l'avenir si d'autres découvertes apparaissent. Les 20 nouvelles candidates vont maintenant subir des observations plus poussées avec des techniques différentes comme la spectroscopie et l'astrométrie, dans le but d'en extraire le maximum d'informations.

Source :
New RR Lyrae variables in binary systems
G. Hajdu et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 449, pp. L113-L117, 2015