Photométrie d'étoiles pulsantes RR Lyrae Jean-François Le Borgne Laboratoire d'Astrophysique...
Transcript of Photométrie d'étoiles pulsantes RR Lyrae Jean-François Le Borgne Laboratoire d'Astrophysique...
Photométrie d'étoiles pulsantes RR Lyrae
Jean-François Le Borgne
Laboratoire d'AstrophysiqueObservatoire Midi-Pyrénées
Toulouse
et GEOS
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 2
Étoiles variables pulsantes à courte période
population II
Période 0.2-1.1 jour
amplitude 0.3 à 2
magnitudes
<Mv> +0.6 m (L ~ 50 Lo)
Teff
7400K – 6100K
Type spectral A2-F6 III
<log g> 2.5 – 3.0
[Fe/H] -2.5 – 0.0
Masse ~0.7 Mo
Rayon ~4 – 6 Ro
Période 0.2-1.1 jour
amplitude 0.3 à 2
magnitudes
<Mv> +0.6 m (L ~ 50 Lo)
Teff
7400K – 6100K
Type spectral A2-F6 III
<log g> 2.5 – 3.0
[Fe/H] -2.5 – 0.0
Masse ~0.7 Mo
Rayon ~4 – 6 Ro
Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ?
TZ Aur, télescope TAROT, 2005-2006
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 3
Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ?
W. Fleming
Historique
1889 découverte des « variables d'amas » (E. Pickering, M3) 1890-1898 variables semblables aux « variables d'amas »: U Lep (1890, J.C. Kapteyn), S Ara (1898) 1899 découverte de RR Lyr (7.06-8.12V) par W. Fleming (Pickering, 1901)
«Calculatrices» à l'observatoire de Harvard
E. Pickering
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 4
Film de l'amas globulaire M3 pendant une nuit. La plupart des étoiles variables visibles ici sont de RR Lyrae. (source: Hartman & Stanek, http://cfa-www.harvard.edu/~jhartman/M3_movies.html )
Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ?
« Variables d'amas »
L'étude des étoiles variables dans les amas globulaires est a l'origine de l'identification du phénomène RR Lyrae.
Entre 1893 et 1898, des centaines d'étoiles variables furent trouvéesdans des amas globulaires comme M3, Omega Centauri ou 47 Tucan par E.C. Pickering, W. Fleming et I. Bailey, entre autres.
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 5
On doit à I. Bailey d'avoir reconnu que la plupart des variables dans les amas globulaires était d'un type particulier: période inférieure à 1 jour et amplitude d'environ 1 magnitude: ωCen, Bailey,1902
2 sous-groupes: RRab et les RRc
RRab: pulsent dans le mode radial fondamental, courbe de lumière asymétrique
RRc: pulsent dans le mode du premier harmonique, courbe de lumière presque sinusoïdale avec une amplitude inférieure à 0.8 magnitude.
Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ?
S. I. Bailey
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 6
intersection de la « branche horizontale » et de la bande d'instabilité
Diagramme Hertzsprung-Russel
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 7
étoiles de faiblemasse ~0.7 Mo Séquence principale: combustion de l'hydrogène, ~1010 années. évolution sur la branche des géantes. Flash de l'hélium Branche horizontale: combustion de l'hélium
Étoiles RR Lyr: évolution stellaire
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 8
Étoiles RR Lyr: évolution stellaire
étoiles de faiblemasse ~0.7 Mo Séquence principale: combustion de l'hydrogène, ~1010 années. évolution sur la branche des géantes. Flash de l'hélium Branche horizontale: combustion de l'hélium
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 9
étoiles de faible masse ~0.7 Mo Séquence principale: combustion de l'hydrogène, ~1010 années. évolution sur la branche des géantes. Flash de l'hélium Branche horizontale: combustion de l'hélium
Étoiles RR Lyr: évolution stellaire
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 10
variations au cours de la pulsation effet de la métallicité
Spectroscopie:
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 11
Variations du profil d'une raie du Fe I dans le spectre de RR Lyrae au voisinage du maximum de lumière. es observations couvrent 3 heures consécutives.
spectrographe SARG au TNG (Telescopio Nazionale Galileo, La Palma) 28 juillet 2004, Katrien Kolenberg.
Spectroscopie:
variations au cours de la pulsation effet de la métalicité
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 12
Variation de période Variation d'amplitude
Effet Blazhko et variations séculaires
Anomalies de période:
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 13
(created by D. Welch based on MACHO project data, Alcock et al. 2000). RR Lyrae: the « Blazhko Project », 2004,
Katrien Kolenberg
Grandes variation d'amplitude: pulsation double-mode et effet Blazhko (Blazhko, 1907).
Sergei N. Blazhko
Anomalies de période: effet Blazhko
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 14
Un exemple d'étude de l'effet Blazhko
GCVS: RRAB 12.02 - 13.11 V 2441774.441 + 0.589052 E
Nombre de mesures:21 mai 2005 – 30 avril 2006
TAROT (sans filtre): 1868F.J. Hambsch (V): 659 F.J. Hambsch (R): 761
HJD 2453643.408 + 0.589060 E
TAROT, no filter
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 15
F.J. Hambsch, R
F.J. Hambsch, VTAROT, no filter
GCVS: RRAB 12.02 - 13.11 V 2441774.441 + 0.589052 E
Nombre de mesures:21 mai 2005 – 30 avril 2006
TAROT (sans filtre): 1868F.J. Hambsch (V): 659 F.J. Hambsch (R): 761
HJD 2453643.408 + 0.589060 E
Un exemple d'étude de l'effet Blazhko
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 16
L'effet Blazhko
24 maximums
14 TAROT (no filter) (points bleus)10 F.J. Hambsch (V+R) (points noirs)
2453597 + 23.65 E
HJD O-C t HJD O-C t (jour) (jour) (jour) (jour)
2453597.464 -0.004 0.005 2453727.671 0.039 0.005 2453636.370 0.030 0.002 2453733.553 0.032 0.002 2453643.408 0.000 0.008 2453737.642 -0.002 0.005 2453647.528 -0.003 0.002 2453740.589 0.000 0.002 2453682.318 0.038 0.002 2453743.537 0.003 0.002 2453683.492 0.034 0.002 2453745.309 0.008 0.002 2453693.464 -0.007 0.002 2453756.532 0.041 0.002 2453699.393 0.032 0.003 2453759.464 0.028 0.002 2453705.293 0.043 0.002 2453760.635 0.021 0.002 2453712.344 0.026 0.004 2453762.382 0.001 0.002 2453715.271 0.008 0.003 2453795.404 0.040 0.002 2453719.395 0.009 0.005 2453838.377 0.018 0.004
HJD O-C t HJD O-C t (jour) (jour) (jour) (jour)
2453597.464 -0.004 0.005 2453727.671 0.039 0.005 2453636.370 0.030 0.002 2453733.553 0.032 0.002 2453643.408 0.000 0.008 2453737.642 -0.002 0.005 2453647.528 -0.003 0.002 2453740.589 0.000 0.002 2453682.318 0.038 0.002 2453743.537 0.003 0.002 2453683.492 0.034 0.002 2453745.309 0.008 0.002 2453693.464 -0.007 0.002 2453756.532 0.041 0.002 2453699.393 0.032 0.003 2453759.464 0.028 0.002 2453705.293 0.043 0.002 2453760.635 0.021 0.002 2453712.344 0.026 0.004 2453762.382 0.001 0.002 2453715.271 0.008 0.003 2453795.404 0.040 0.002 2453719.395 0.009 0.005 2453838.377 0.018 0.004
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 17
The Blazhko effect
magnitude au maximum et amplitude
TAROT: points bleusF.J. Hambsch R: points noirsF.J. Hambsch V: points verts
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 18
Interprétations de l'effet Blazhko
(K. Kolenberg)
Modèles de résonance
Basés sur une résonance entre le mode fondamental radial et un mode non-radial. Les modes dipôle ont alors la plus grande probabilité d'être excités. La théorie prévoit une modulation d'amplitude et de phase dans le cas d'une l'excitation dune paire de fréquences divisée par la rotation. La période de modulation est déterminée par la vitesse de rotation et la structure interne de l'étoile. Peterson (1996) a mesuré la largeurs de raies de 27 RR Lyr et obtenu une valeur supérieure de v sin i de 10 km/s.
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 19
Interprétations de l'effet Blazhko
(K. Kolenberg)
Modèles magnétiques
Ces modèles supposent que ces étoiles ont un champ magnétique incliné par rapport à l'axe de rotation (cf. modèles de rotateur oblique des étoiles Ap). Le mode fondamental radial est déformé pour donner une composante quadripôle dont l'axe coïncide avec l'axe magnétique. La période Blazhko est supposée être égale à la période de la rotation de l'étoile. Un champ magnétique 1kG serait nécessaire pour qu'une modulation d'amplitude soit observable. Un champ de 1.5kG a été observé par certains observateurs mais pas confirmé par d'autres.
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 20
Dans les 2 modèles, la modulation est une conséquence de la rotation de l'étoile. l'amplitude la modulation dépend de l'inclinaison de l'axe de rotation sur la ligne de visée.
Ils prévoient des composantes d'égales amplitudes, contrairement à ce qui est observé.
Le modèle magnétique ne prévoit pas qu'il y ait moins de cas d'effet Blazhko parmi les RRc.
Les différences entre les RR-Blazhko du LMC et de la galaxie doivent être liées à la métallicité.
Conclusion: Les modèles ne sont pas capables d'expliquer correctement le phénomène Blazhko
Importance de la détection de composantes non-radiales pour la compréhension du mécanisme de la modulation d'amplitude.
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 21
Variations séculaires de la période
Périodes variant proportionnellement avec le temps
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 22
Variations séculaires de la période
Variations irrégulières de période
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 23
Variations séculaires de la période
Variations irrégulières de période
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 24
Base de données de maxima de RR-Lyr du GEOS -http://dbrr.ast.obs-mip.fr
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 25
Contribution à la base de données
observation de maxima individuels:
Choisir une étoile et faire une prédiction de maximum. Observer pendant 3 heures minimum autour du maximum prévu Options: utiliser des filtres (B,V) Déterminer l'instant du maximum Corriger de la correction héliocentrique.
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 26
TAROT observationsFebruary 2004 – April 2006
739 maximums120 stars
about 40000 CCD frames
publications:list of maximums
IBVS 5568 / GEOS RR 21, 2004IBVS 5622 / GEOS RR 24, 2005IBVS 5650 / GEOS RR 25, 2005IBVS 5686 / GEOS RR 26, 2006
Dark gray: : GEOS
Hatched Blue: BAV
GEOS RR-Lyr Survey:
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 27
Completeness of RR-Lyr maximum “surveys”
Use of GCVS as reference catalog: justify by the fact that GCVS stars are observed for several decades, up to one century and already allows long term analysis of the periods.
Statistics of CCD observations of RR-Lyr maximums 2001-2206
Dark gray: GCVS stars
Light gray: stars observed between 2001 and 2006 with CCDs
Blue: GEOS (2004-2006)
Hatched Blue: BAV (2001-2005)
Completeness:BAV+GEOS: 96% (12.5 at minimum)GEOS: 83%
27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 28
Contributions possibles
Photométrie:
Observations de maxima individuels pour une contribution à la base de données (mag. au minimum jusqu'à ~14) Observations suivies d'étoiles à effet Blazhko (y compris RR Lyr): détermination de la période Blazhko.
Spectroscopie:
spectroscopie à R~5000 avec LHIRES III sur RR Lyr elle même. Domaine privilégié 3700-4000 A: Hε, Hζ, CaII(K): S/N ~100, pose 10mn spectroscopie à basse résolution des étoiles jusqu'à mag. 11-12 au minimum (~100 étoiles): détermination de température/ type spectral en fonction de la phase.