Les étoiles doubles sont des objets assez communs dans l’Univers observable. Malgré cela, elles suscitent l’intérêt des astronomes du monde entier.
Table des matières
Informations générales
Système binaire d’étoiles O dans la conception de l’artiste.
Selon les scientifiques, les étoiles doubles représentent environ la moitié des étoiles de notre galaxie. Une étoile double est un système composé de deux objets (étoiles) liés par les forces gravitationnelles. Les deux étoiles du système tournent autour d’un centre de masse commun. Les distances entre les étoiles peuvent être différentes, de même que les masses de ces étoiles et leurs tailles. Les deux étoiles d’un système gravitationnel peuvent avoir des caractéristiques similaires ou distinctes. Par exemple, l’étoile A peut avoir une masse ou une taille plus importante que l’étoile B.
Les étoiles doubles sont traditionnellement désignées par des lettres latines. En général, la lettre «A» est utilisée pour indiquer le compagnon le plus brillant et le plus massif. La lettre «B» indique l’étoile moins brillante et moins massive.
Le système stellaire le plus proche de nous, Alpha Centauri A et B, est un excellent exemple de système stellaire double. Alpha Centauri elle-même a trois composantes. Si vous regardez cette étoile, sans recourir à l’aide de divers dispositifs optiques, l’œil nu la percevra visuellement comme une seule étoile. Si nous l’observons au moyen d’un télescope, nous pouvons clairement voir deux ou même trois composantes de ce système. D’autres exemples d’étoiles doubles incluent le système Beta Lyra, le système Beta Perseus (Algol), Sirius, et d’autres étoiles.
La classification
Les astronomes ont découvert depuis longtemps que les étoiles doubles peuvent différer par leur type d’origine, leurs paramètres physiques et d’autres caractéristiques. C’est pourquoi les scientifiques ont proposé de classer ces objets de la sphère céleste. Par convention, les étoiles doubles sont divisées en deux types : les étoiles entre lesquelles il n’y a pas d’échange de masse, et les étoiles entre lesquelles cet échange a lieu, a eu lieu ou aura lieu dans le futur. Ces dernières se subdivisent à leur tour en deux catégories : les étoiles de contact et les étoiles semi-détachées. Dans les systèmes en contact, les deux étoiles remplissent leurs cavités de Roche. Dans les systèmes semi-séparés, une seule étoile est présente.
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En plus de la classification présentée ci-dessus, les étoiles doubles peuvent être divisées en fonction de la manière dont elles sont observées. Il existe ainsi des étoiles doubles astrométriques, sombres, spectrales et visuelles.
Les étoiles doubles astrométriques sont détectées sur le ciel en observant les changements et les non-linéarités dans le mouvement de l’objet visible du système. De cette manière, les astronomes détectent souvent des naines brunes qui ne peuvent pas être détectées d’une autre manière. Les étoiles doubles sombres peuvent être détectées en enregistrant le changement de luminosité d’une paire d’étoiles. Pendant la rotation, les étoiles compagnes semblent s’éclairer l’une l’autre, ce qui les fait ressembler à une étoile double. La méthode de détection spectrale d’une étoile double consiste à effectuer des mesures pendant plusieurs nuits. Un déplacement des lignes du spectre d’une étoile sur une certaine période, une grande différence entre la vitesse minimale et maximale de l’étoile et un changement dans les vitesses radiales peuvent tous indiquer que le corps céleste que nous observons est une étoile double. La méthode visuelle de détection des étoiles doubles est la plus simple. À l’aide d’un télescope puissant, nous pouvons détecter les étoiles doubles qui se prêtent à l’observation visuelle et qui se trouvent à une distance relativement courte de nous.
Phénomènes et phénomènes associés aux étoiles doubles
Le paradoxe d’Algol est un phénomène intéressant étroitement lié aux étoiles doubles. Algol est une étoile double située dans la constellation de Persée. Selon la théorie générale de l’évolution céleste, plus la masse d’une étoile est importante, plus elle passe rapidement par tous les stades de l’évolution. Mais le paradoxe d’Algol réside dans le fait qu’Algol B — la composante de l’étoile double, qui a une masse plus faible, est plus ancienne dans l’évolution que la composante plus massive de ce système — Algol A. Les scientifiques pensent que ce paradoxe est directement lié à l’effet du transfert de masse dans les systèmes doubles proches, en raison duquel l’étoile la plus petite pourrait évoluer plus rapidement que la composante la plus massive du système.
Coupe transversale des surfaces de potentiel égal dans le modèle de Roche dans le plan orbital du système double
Un autre phénomène astronomique intéressant, propre aux étoiles doubles, est étroitement lié au paradoxe d’Algol : l’échange de masses entre elles. Les composantes des étoiles doubles sont capables d’échanger leurs masses et leurs particules entre elles. Chacune des composantes possède une cavité de Roche, une région dans laquelle les forces gravitationnelles d’un compagnon dominent les forces gravitationnelles de l’autre. Le point de contact entre les cavités de Roche des deux étoiles est appelé point de Lagrange. C’est par ce point que la matière d’un compagnon peut s’écouler vers l’autre.
Les systèmes symbiotiques d’étoiles doubles peuvent également être considérés comme un phénomène intéressant associé aux étoiles doubles. Ces systèmes sont généralement constitués d’une géante rouge et d’une naine blanche en orbite autour d’un centre de masse commun. La durée de vie de ces systèmes est relativement courte. Cependant, ils se caractérisent par des éruptions de type nouveau qui peuvent augmenter la luminosité de l’étoile d’un facteur de 2 à 3. En outre, les étoiles doubles symbiotiques présentent d’autres caractéristiques astrophysiques intéressantes qui attirent l’attention des astronomes du monde entier.
Origine et évolution des étoiles doubles
L’origine et l’évolution des étoiles doubles suivent, en principe, le même scénario que celui des étoiles ordinaires. Cependant, certaines nuances distinguent l’origine et l’évolution des systèmes doubles de l’origine et de l’évolution des étoiles simples.
Évolution d’un système double proche, vue d’artiste
Comme les étoiles simples, les systèmes doubles sont formés par les forces gravitationnelles à partir d’un nuage de gaz et de poussières. Il existe trois théories de la formation des étoiles doubles les plus populaires dans l’astronomie moderne. La première associe la formation des systèmes doubles à la séparation précoce du noyau commun du proto-nuage, qui a servi de matériau pour l’origine du système double. La seconde théorie est liée à la fragmentation du disque protostellaire, à la suite de laquelle peuvent apparaître non seulement des systèmes d’étoiles doubles, mais aussi des systèmes d’étoiles multiples. La fragmentation du disque protostellaire se produit à un stade plus avancé que la fragmentation du noyau. Selon cette dernière théorie, la formation d’étoiles doubles est possible grâce à des processus physico-chimiques dynamiques au sein du proto-nuage, qui sert de matériau pour la formation des étoiles.
Exoplanètes autour d’étoiles doubles
Vue d’une étoile double depuis l’exoplanète Kepler 47c
Les exoplanètes sont des planètes situées en dehors du système solaire. À ce jour, plus de 800 planètes de ce type sont connues. On pense que 64 d’entre elles gravitent autour de systèmes d’étoiles doubles. Parmi ces planètes, il y a des objets qui tournent autour d’un seul compagnon d’un système d’étoiles doubles, ainsi que des objets dont l’orbite tourne autour de deux composantes du système stellaire à la fois.
On pense que les exoplanètes autour des étoiles doubles se forment par la séparation du disque protoplanétaire. La plupart des exoplanètes dans les systèmes doubles, où la distance entre les étoiles compagnes atteint 35 à 100 unités astronomiques, se trouvent à environ 20 unités astronomiques de l’une ou des deux étoiles compagnes. Dans les systèmes d’étoiles doubles larges, les exoplanètes sont toujours simples.
Analyses et études des étoiles doubles
Mizar et Alcor sont parmi les étoiles doubles les plus célèbres.
L’hypothèse de l’existence de systèmes d’étoiles doubles a été émise pour la première fois par l’astronome anglais John Mitchell en 1767. Cette hypothèse a été prouvée par les observations faites en 1802 par un autre physicien britannique, William Herschel. Entre le XIXe et le XXe siècle, les scientifiques ont activement étudié les étoiles doubles. De nouveaux instruments optiques puissants ont contribué au succès de leurs recherches.
Les analyses et études modernes des étoiles doubles sont réalisées par les astronomes non seulement par l’observation visuelle, mais aussi par l’analyse astrométrique et spectrale de ces systèmes. Si la première méthode est efficace pour la détection et l’étude des systèmes d’étoiles doubles les plus proches de la Terre, les deux dernières sont indispensables pour l’analyse et l’étude des systèmes d’étoiles doubles lointains et difficiles à observer.
Faits intéressants
- Environ la moitié des étoiles de l’univers observable sont des étoiles doubles. Elles sont probablement plus nombreuses que les étoiles simples.
- Dans la plupart des cas, les deux compagnons d’un système d’étoiles doubles ont le même âge, mais il arrive souvent qu’un compagnon soit plus nombreux que l’autre en termes de masse et de stade d’évolution.
- On trouve parfois une étoile à neutrons ou un trou noir dans les systèmes d’étoiles doubles.
- Les étoiles doubles peuvent échanger leur matière entre elles.
- Les astronomes amateurs font la distinction entre les systèmes d’étoiles doubles optiques et les systèmes d’étoiles doubles physiques. Les premiers sont simplement des étoiles qui se trouvent côte à côte dans le ciel nocturne. Les seconds sont de véritables systèmes d’étoiles doubles, dans lesquels les deux compagnons orbitent autour d’un centre de masse commun.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023