Etoile double : de quoi parle-t-on ?

 Une étoile double est une paire d’étoiles qui apparaissent proches l'une de l'autre lorsqu'on les observe depuis la Terre.

—Ceci peut se produire :

• parce que la paire forme un système d'étoiles en orbites mutuelles car elles sont liées gravitationnellement l'une à l'autre ; elles tournent alors toutes deux autour du centre de gravité du système qu'elles constituent. On parle alors d'étoiles binaires.

• parce que la paire d'étoiles forme une « 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.

—L'importance des étoiles binaires réside dans le fait que la connaissance de leur mouvement orbital est un des seuls moyens  de calculer directement la masse des étoiles.

—Il serait plus judicieux de parler d’étoile multiple, tant les systèmes d’étoiles liés par la gravité et comportant plus de deux composantes sont nombreux. La rubrique "Couple du mois" en présente de nombreux exemples.

Il existe plusieurs catégories d'étoiles doubles. Elles ne diffèrent pas fondamentalement par leur nature, mais plutôt par la technique qui permet de détecter leur caractère d'étoile double. Le schéma suivant illustre ces différentes catégories classées selon leur ordre de grandeur de séparation.

Les doubles Visuelles : ce sont les plus larges sans limite supérieure de séparation. Elles sont identifiées (et mesurées) visuellement, par observation directe ou par imagerie. Pour ma part, c'est à ce type d'étoiles doubles que je me consacre (voir la rubrique "Mes activités de dupliciste").

Les doubles Interférométriques : elles arrivent ensuite dans une classe de séparation de 0,1" d'arc à 0,02" d'arc environ. On utilise, dans ce cas, plusieurs optiques dont les faisceaux sont recombinés pour créer une seule image avec une résolution grandement améliorée. Vous pouvez voir dans la rubrique "Couple du mois" , pour le mois décembre 2013, le cas d'Algol qui est séparée par cette technique. Une technique particulière dite "speckle interférométrie" permet de s'affranchir de la turbulence atmosphérique et retrouver le pouvoir séparateur de l'instrument utilisé. Elle donne d'excellents résultats pour les étoiles doubles et consiste à appliquer un traitement mathématique à une série d'images de la cible, avec des temps de pose courts qui figent la turbulence (on parle de tavelure ou speckle). Le site de Florent Losse expose cette technique en détail et montre des images de tavelures.

Les doubles Spectroscopiques : dans cette catégorie d'objet, c'est le spectre de la binaire qui est étudié. On observe un dédoublement des raies qui s'explique par la présence de deux étoiles présentant des vitesses radiales opposées (une se rapproche tandis que l'autre s'éloigne). Ce mouvement radial a pour effet de décaler le spectre de l'étoile (effet Doppler-Fizeau) dans un sens dépendant du sens du mouvement. On atteint avec cette technique des séparations allant de 0,05" d'arc à 0,001" d'arc. Il faut naturellement dans ce cas que le mouvement orbital du couple présente une composante radiale, ou autrement dit, que le plan orbital du couple ne soit pas perpendiculaire à notre axe de visée.

Les doubles à Eclipse : dans cette catégorie on va trouver des couples dont le plan orbital est sensiblement perpendiculaire à notre axe de visée, et où l'on observe des éclipses mutuelles des deux composantes. C'est le relevé de la courbe de lumière, donc une mesure photométrique, qui permet de valider l'observation. La plus célèbre étoile de cette catégorie est Algol dans la constellation de Persée (Beta). Ce type d'étoile double est passionnant car il permet d'accéder à des couples ultra rapides... et c'est une technique accessible aux amateurs. Imaginez deux soleils en orbite mutuelle avec une période de 2 jours !