Double à occultation - Définition et Explications

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Introduction

Mesure d'occultation d'une étoile double

Une étoile double à occultation est une étoile binaire dont les deux composantes sont successivement occultées par la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...) (ou un autre corps du système solaire) lors du mouvement relatif de ce corps par rapport au couple. Grâce à la mesure de la différence de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) lors de l'immersion (ou l'émersion) de chaque composante au bord lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.), cette technique permet une haute résolution angulaire, de l'ordre de quelques millièmes de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) d'arc.

Historique

Antarès (Antarès est une étoile double du Scorpion dont la plus brillante composante (α Scorpii) est...), le rival de Mars, semble avoir le privilège d'être la première double à occultation (Une étoile double à occultation est une étoile binaire dont les deux composantes...) détectée. Le couple aurait d'ailleurs pu conserver longtemps son secret, si la chance n'avait pas souri à un certain professeur Burg à Vienne, le 13 avril 1819 : « À 12h03mn17,1s, j'ai observé l'émersion d'une étoile de 6,7 mag, qui, après environ 5 secondes m'est soudain apparue comme une étoile de première magnitude... Peut-être qu'Antarès est une étoile double, et la petite observée en premier est si proche de l'étoile principale que les deux, même vues avec un bon télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...), n'apparaissent pas séparées. ». S'il ne fut pas cru à cette époque, l'hypothèse de la réfraction (La réfraction, en physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie...) d'une « atmosphère lunaire » étant privilégiée, la duplicité d'Antarès fut finalement confirmée par O.M. Mitchel le 13 juin 1846 avec la lunette toute neuve de Cincinnati. Toujours d'après White, c'est John Herschel qui émit, en 1833, la suggestion que les mesures d'occultations pouvaient apporter à la détection d'étoiles doubles une haute résolution dont étaient dépourvues les observations classiques.

Les mesures d'occultation (Une occultation est un phénomène de recouvrement apparent d'un élément par un...) peuvent paraître simples, mais en observant attentivement la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) on peut noter de curieuses oscillations au moment de l'immersion ou de l'émersion de l'étoile, qui nécessitent un petit détour historique à propos de l'occultation en général, car inséparable de celui de la détection des doubles.

L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) d'occultations stellaires est sans doute aussi vieille que l'humanité, mais une des plus anciennes mentions qui soient rapportées semble se trouver dans l'Almageste ; la première indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit...) (plus ou moins) utilisable de l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas...) d'une occultation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) attendra le 5 juillet 1623 : c'est (Spica) observée à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) par Ismaël Boulliau, avec un télescope, mais sans horloge. De nombreuses observations ont eu lieu ensuite. Certains observateurs, et non des moindres, voyaient une variation de vitesse (On distingue :) apparente au moment des occultations, et des questions d'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), voire physiologiques étaient invoquées ; il faut rappeler que la question se posera longtemps (jusqu'au début du vingtième siècle) de l'existence ou non d'une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) sur la Lune. L'Astronomer Royal Airy suggéra que l'effet observé était dû à l'accumulation d'anneaux de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est...) de la lumière lunaire sans pouvoir évidemment le prouver. Eddington (1909) semble être le premier à prendre en compte simplement l'effet de la diffraction de la lumière de l'étoile, mais la première mesure expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) suffisamment rapide pour mettre en évidence cette diffraction attendra Arnulf : occultation de Régulus, le 6 avril 1933 à l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique...), sur le télescope de 1 m du site de Meudon.

En effet, au premier ordre, l'occultation d'une étoile par la Lune peut se modéliser par une diffraction par un bord d'écran : le bord lunaire joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) le rôle du demi-plan, éclairé par la lumière de l'étoile supposée à l'infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus,...). Cet effet est d'abord mentionné, non pas en relation avec la mesure des étoiles doubles, mais vis-à-vis de celle, au moins aussi importante à l'époque comme maintenant, des diamètres stellaires. MacMahon (1908) avait en effet suggéré, de manière purement géométrique, d'estimer des diamètres à l'aide de mesures rapides photographiques lors d'occultations, mais Eddington avait vivement répliqué le mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) suivant que cette mesure serait inutilisable pour la plupart des étoiles car limitée par la diffraction. De plus, les deux argumentaient que l'irrégularité de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) lunaire limiterait les mesures. En réalité, les franges de diffraction contiennent l'information que l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) n'est pas ponctuel (En géométrie, un point est le plus petit élément constitutif de l'espace de travail.), et de nombreuses mesures de diamètres ont été possibles depuis, et ceci sans trop de perturbations sensibles dues à la surface lunaire : en 1987, il y avait 346 mesures de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) pour 124 étoiles.

Des observations intensives ont eu lieu pendant les années 1970, en particulier par D. S. Evans, puis ensuite dans le proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...). On estime qu'environ 10% des observations d'occultation peuvent amener à la découverte de la duplicité de l'objet. Le catalogue des doubles à occultation de Mason (1995) contient 772 mesures pour 357 systèmes.

La meilleure façon de voir le faible compagnon de la binaire visuelle (Une étoile double optique est un couple d'étoiles proches sur le ciel dont les deux...) Aldébaran (Le terme Aldébaran fait référence à :) est pendant une occultation.
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