photométrie et spectroscopie françois teyssier françois teyssier wetal 2011

ETOILES SYMBIOTIQUES

Photométrie et Spectroscopie

François Teyssierwww.astronomie-amateur.fr

WETAL 2011

Systèmes binaires serrés en interaction

Naine blanche

Etoile rougede la série principale

Ou Etoile de la série principaleEtoile à neutrons

Géante rouge

Etoiles cataclysmiques Etoiles symbiotiques

Nova Supernova de type Ia

cataclysmiques

symbiotiques

Systèmes binaires composés d’étoiles dont les températures sont très différentes

ETOILES SYMBIOTIQUES

Caractéristique : Spectre composite

Etoiles symbiotiques

1. Présence de bandes d'absorption caractéristiques d'une géante de type tardif (late-type giant), parmi lesquelles TiO, H2O, CO, CN, VO ainsi que des lignes d'absorption telles que CaI, CaII, FeI, NaI2. Présence de fortes raies d'émission HI, HeI et soit,- raies d'émission d'ions tels [OIII] (potentiel d'ionisation > 35 eV)- ou un continuum de type A ou F avec des raies d'absorption HI, HeI (symbiotique en outburst)3. La présence d'une bande lambda = 6825, même si les bandes de l'étoile froide n'apparaissent pas.Mais Kenyon remarque : "toute étoile symbiotique a violé au moins une fois tous les critères de classification adoptés"

Continuum géante rougeBandes absorption TiO …

Raies émission HI, He I …

Associationd’une étoile géante rouge et d’une étoile compacte (généralement naine blanche)


L = 1000 L Perte de masse ~ 10-7 M

~30 km/s

Association d’une étoile géante rouge et d’une étoile compacte (naine blanche)

Dans certains modèles , l’étoile géante peut emplir (ou presque) son lobe de RocheIl se forme alors un disque d’accrétion, tout comme dans les systèmes cataclysmiques.Hypothèse sujet à débat


2 types de symbiotiques

Type S (« star »)

80 % des symbiotiquesGéante rouge normalePériode orbitale de 200 à 800 j

Type D (« dust »)

20 % des symbiotiquesGéante rouge de type MiraPériode orbitale de +++ 1000 joursNuage de poussières caractéristique dans l’infrarouge

Aspect spectroscopique

à l’état calme


EG And

NQ Gem UV AurMira C8

M2.4 III

Mira C6.2

ER DelM6 III

Aspect du spectredominé par le continuum de la géante rougeLarge variété

Aspect spectroscopique

à l’état calme


Différents degrés d’excitation

TX CVn EG And

V443 Her CI Cyg

Hb en absorption

[OIII]

He I [Fe VII]

-

++ +++

+

Etat calmeCourbes de luminosité : 1. variations périodiques liées à la géométrie


T CrB YY Her CI Cyg

Modulation orbitale

Modulation ellipsoïdale

Quelques cas seulementEtudes à développer dans les bandes rouges et IRVoir notamment Mikolajewska, 2002

AG Peg

Etat calmeCourbes de luminosité : 2. variations périodiques à la nature des composantes du système


Exemple : pulsations de la MiraR Aqr

P = 387 Jours

Autres causes de variabilité

Eclipses PU Vul CI Cyg FN Ser

Obscurcissement provoqué par le nuage de poussières dans les miras symbiotiques V407 Cyg

Flickering CH Cyg [U et B]

Processus de recombinaison dans la nébuleuse CH Cyg

pdf U. Munari Cause di variabilità

Etat calmeCourbes de luminosité : 3. Des étoiles délaissées


AG PegTrès peu de photométrie CCD

V943 HerTrès peu de mesures


Evolution du spectre en fonction de la phase orbitale, de l’activité des composants Ex : R Aqr (Mira symbiotique)

14 12 2009 V ~ 7.4 12 08 2010 V ~11.5


Evolution du spectre en fonction de la phase orbitale, de l’activité des composants Ex : V694 Mon

4000 4500 5000 5500 6000 6500 70000

2

4

6

8

10

12

14

16

Type Z Andou outburst de symbiotique classiqueZ And, CI Cyg

Outbursts d’amplitude moyenne (2-3 mags) parfois en série, espacés de périodes calmes

Novae SymbiotiquesAG Peg, V1016 Cyg, HM Sge

Phénomène de type nova (très lente) s’étendant sur des décennies

Novae Récurrentes de type symbiotiqueRS Oph, T CrB, V407 Cyg (?)

Phénomène de type nova se reproduisant à des échelles de temps de l’ordre de la décennie

OutburstsEtoiles symbiotiques

Rem : certaines symbiotiques n’ont jamais présenté d’outbursts EG And V443 Her UV Aurd’autres sont considérées comme étant en outburst permanent V694 Mon

3 types d’outbursts

10 ans

100 ans

6 mois


Origine des outbursts

En état calme, la matière accrétée par la naine blanche, alimente des réactions thermonucléaires. Une augmentation du flux de matière provoque une augmentation des réactions nucléaires qui conduit à une expansion de la pseudo-photosphère à magnitude bolométrique constante.La photosphère se refroidit (baisse d’intensité des raies de forte ionisation) , le maximum du rayonnement se déplace de l’UV vers le visible, provoquant une augmentation de luminosité dans le visible (outburst)

= événement de type nova nainePb : taux d’accrétion insuffisant pour la plupart des symbiotiques (dont les étoiles géantes ne remplissent pas leur lobe de Roche) – D’où l’importance de déterminer l’existence (ou non de variations ellipsoïdales de luminosité)

Expansion de la photosphère de la naine blanche1

Flash de type nova2

Instabilité du disque d’accrétion3

CombinaisonInstabilité disque provoquant l’amorçage des réactions thermonucléaires et l’expulsion d’une enveloppeSokoloski & al., 2006

2 + 34

Augmentation de la température de la naine blanche jusqu’à 200 000 K


Aspect spectroscopique en ouburst

BF Cyg

V1016 Cyg

Continuum de type A - F

Aspect nébulaire


Aspect spectroscopique en ouburst

V1016 CygNova symbiotique

6830

Bandes ~ 6830 Å ~ 7088 Å Spécifique des systèmes symbiotiques (50%)Effet de diffusion Raman (Raman scattering) de radiations UV émises par O VI (O5+ ) à ll 1032 – 1038 Å sur l’hydrogène neutre

7088


Z And en outburst

06 12 2009

mag V = 8,4

30 10 2010

mag V = 9,6

Déclin

Réapparition - des bandes d’absorption TiO- Raies émission HeI, HeII, [OIII], FeII

Maximum

- Continuum très plat, - Affaiblissement , disparition des bandes d’absorption TiO- Raies émission affaiblies

(par rapport au continuum)

Suivi d’un outburstEtoiles symbiotiques

CI Cygni : suivi d’un outburst

Suivi d’un outburstEtoiles symbiotiques

CI Cygni une symbiotique de forte excitation

Continuum = M4Raies intenses de Fe6+ , Ca6+ , He+

Spectre du 30 juin 2010

Suivi d’un outburst CI Cygni 2010Etoiles symbiotiques

Courbe AAVSO V + Vis

calme

2008

outbursts outbursts

19731971

Eclipses

Modulationorbitale

ModulationEllipsoïdale


Eclipse durant un outburst

Outburst CI Cygni


1 u.a.

He II

He I, [OIII]

[Fe VII]

[Fe VII]

Instabilité du disque d’accrétion

Expansion de la photosphère

Zones d’excitation mises en évidence par l’étude des éclipses


Courbe AAVSO CCD V(Juillet – décembre 2010)

Comparaison des outbursts/éclipses 1973 : Rouge2010 : Bleu

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2

9

10

11

12

PhaseM

agni

tude

(C

CD

V a

nd V

is.)

5380 5400 5420 5440 5460 5480 5500 5520 5540 5560 5580

9

9.5

10

10.5

11

11.5

Affaiblissement des bandes TiO= augmentation de la luminosité dans le visible

Effondrement des raies de forte excitation (Fe6+ )= diminution température



30 juin au 10 novembre 2010

Evolution H a (largeur équivalente EW)

F Teyssier Lhires III 150 t/mm C. Buil eShel _ AAVSO CCD V


Quelques mesures

5350 5400 5450 5500 5550 5600 5650 5700 5750 5800 58500.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0 9.5

10

10.5

11

11.5

12

JD - 2450000

5350 5400 5450 5500 5550 5600 5650 5700 5750 5800 58500.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0 9.5

10

10.5

11

11.5

12

EW (He II l 4686)

JD - 2450000

5300 5400 5500 5600 5700 5800 5900100

150

200

250

300

350

400 9.5

10

10.5

11

11.5

12

EW (Ha)

JD - 2450000

5380 5400 5420 5440 5460 5480 5500 5520 5540 5560 55800.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0 9.5

10

10.5

11

11.5

12

EW (He I l 5876)

JD - 2450000

Suivi d’un outburst CI Cygni 2010Etoiles symbiotiques Quelques mesures

5350 5400 5450 5500 5550 56000

2

4

6

8

10

12 9

9.5

10

10.5

11

11.5

Flu

x (

10

-12

erg

/cm

2/s

)

5350 5400 5450 5500 5550 56000

2

4

6

8

10

12

149

9.5

10

10.5

11

11.5

Flu

x (

10

-12

erg

/cm

2/s

)

5350 5400 5450 5500 5550 5600100

150

200

250

300

350

400 9.5

10

10.5

11

11.5

12

JD - 2450000

5350 5400 5450 5500 5550 56000.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0 9.5

10

10.5

11

11.5

12

JD - 2450000

Ha He II

Larg

eur é

quiv

alen

te E

WFl

ux a

bsol

u

Un travail collectif

Plus de 80 spectres haute et basse résolution Poursuite du suivi après l’outburstUn troisième outburst suivra t-il les deux premiers comme dans la décennie 70 .

http://www.astrosurf.com/aras/CICyg/CI_Cyg.html


Suivi d’un outburst

ContributeursChristian BuilValérie DesnouxThierry GarrelBenjamin MauclaireEric SarrazinFrançois Teyssier


Suivi d’un outburst

Spectre haute résolution par Christian Buil (25 août 2010)


Profil raie Ha par Thierry Garrel 6525 – 6600 Å

14-10-2010 20-11-2010 08-12-2010

26-04-201110-01-2011 24-01-2011

Remarque :résolution ~ 15000à mag 10,5 – 11,0


http://adsabs.harvard.edu/abs/2011JAVSO..39...41T

Compte-rendu des observations faible résolution publié dans le journal de l’AAVSO

http://adsabs.harvard.edu/abs/2011JAVSO..39...41T

POUR ALLER PLUS LOIN

Etoiles Symbiotiques

Seul livre existantRéédition en 2008 de l’édition 1986,sans mise à jour

www.astronomie-amateur.fr/Projets Spectro1 SySt.html

AAVSO : plusieurs monographies

Nombreux articles synthétiques sur Nasa/ADS

POUR CONTRIBUEREtoiles cataclysmiques

France : Association française des Observateurs d’Etoiles Variables

USA (et monde) : AAVSO et CVNET

ARASListe de discussion spectro-l

Un domaine Assez peu suivi par les amateurs en photométrie, donc à développer,notamment : modulations ellipsoïdales en rouge et IR proche Ouvert en spectroscopie amateur, à construirepour une trentaine d’étoiles assez brillantes :

- Evolutions en fonction de la phase- Suivi outbursts

Merci pour votre attention

Un sitehttp://www.astrosurf.com/aras/

Un forum http://www.spectro-aras.com/forum/index.php

Une base de spectres prochainement

photométrie

spectroscopie

CBA

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