Étoile double - Définition

Introduction

En astronomie observationnelle, une étoile double est une paire d'étoiles qui apparaissent comme proches l'une de l'autre dans le ciel, lorsqu'on les observe depuis la Terre, à travers un télescope optique.

Ceci peut se produire :

• parce que la paire forme un système binaire d'étoiles en orbite mutuelles (i.e. elles tournent chacune autour de l'autre, ou plus précisément, elles tournent toutes deux autour du barycentre – le centre de gravité - du système qu'elles constituent), liées gravitationnellement l'une à l'autre ;
• ou parce que la paire d'étoiles forme un « double optique », un alignement dû au hasard de deux étoiles, qui se trouvent dans le ciel à des distances différentes, mais qui sont vues sous le même angle de visée depuis la Terre.

Pour les astronomes stellaires, l'importance des étoiles binaires réside dans le fait que la connaissance de leurs mouvements permet de calculer directement la masse des étoiles, ainsi que d'autres paramètres stellaires.
Depuis le début des années 1780, les observateurs d'étoiles doubles, amateurs aussi bien que professionnels, ont mesuré au télescope les distances et les angles entre les étoiles doubles, pour déterminer les mouvements relatifs des paires. Si le mouvement relatif d'une paire détermine un arc incurvé d'une orbite, ou bien si le mouvement relatif est petit, comparé au mouvement propre commun aux deux étoiles, on peut conclure que la paire est en orbite mutuelle comme deux étoiles binaires. Sinon, il s'agit d'une paire optique. Les étoiles multiples sont étudiées de la même façon, bien que la dynamique des systèmes stellaires multiples soient plus complexes que ceux des étoiles binaires.

Histoire

Il existe trois types d'étoiles appariées :

• les doubles optiques : ce sont des étoile sans relation qui apparaissent proches dans le ciel du fait d'un alignement avec la Terre dû au hasard ;
• les binaires visuelles : étoiles liées par la gravitation, qui peuvent être résolues dans un télescope ;
• les binaires non-visuelles : celles dont le statut de binaires se déduit de moyens plus ésotériques tels que l'occultation, la spectroscopie, ou la détection d'anomalies dans le mouvement propre du système.
  D'un point de vue conceptuel, il n'existe pas de différence entre les deux dernières catégories, et les améliorations des performances des télescopes peuvent amener les étoiles binaires antérieurement classées comme non-visuelles vers la classe des visuelles, comme l'étoile Polaire en 2006. Ainsi, c'est donc notre inaptitude à observer correctement les étoiles du troisième groupe qui les distingue.

En 1650, Giovanni Battista Riccioli (et probablement encore plus tôt, Benedetto Castelli et Galileo) a observé que l'étoile Mizar, dans la constellation de la Grande Ourse, est une étoile double. L'identification d'autres étoiles doubles a bientôt suivi. Robert Hooke découvrit un des premiers système d'étoiles doubles, Gamma Arietis, en 1664,

Alors que le Père Fontenay découvrait, en 1685, que l'étoile boréale brillante Acrux, dans la constellation de la Croix du Sud, était une étoile double.
Depuis cette date, la recherche a été conduite avec détermination et le ciel entier a été examiné pour les étoiles dont la magnitude limite descend aux alentours de 9,0.

À l'aide d'un télescope de 900 mm, on a pu établir qu'au moins une des 18 étoiles plus brillante que la magnitude 9,0 dans la moitié Nord du ciel est une étoile double. Les catégories sans relation des étoiles doubles optiques et des véritables binaires sont regroupées pour des raisons pratiques et historiques. Lorsque l'on découvrit que Mizar était une étoile double, il était très difficile de déterminer si c'était un système binaire ou seulement une double optique. Le perfectionnement des télescopes, la spectroscopie et la photographie constituent l'outillage de base pour procéder à cette distinction. Après qu'on eut déterminé que c'était une binaire visuelle, on découvrit que les composants de Mizar eux-mêmes étaient des binaires spectroscopiques. De plus, Mizar forme une double optique avec l'étoile Alcor. Avec une séparation de 3 années-lumière, il est douteux, mais pas absolument prouvé, qu'il y ait aucune interaction gravitationnelle entre elles. Ainsi, « étoile double » demeure une terminologie utile pour les paires dont le statut n'est pas parfaitement éclairci.