WETAL 2011 Photomtrie et Spectroscopie ETOILES SYMBIOTIQUES Franois

WETAL 2011 Photométrie et Spectroscopie ETOILES SYMBIOTIQUES François Teyssier www. astronomie-amateur. fr

Systèmes binaires serrés en interaction Etoiles cataclysmiques Etoiles symbiotiques Naine blanche Etoile rouge de la série principale Ou Etoile de la série principale Etoile à neutrons Géante rouge Nova Supernova de type Ia

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

ETOILES SYMBIOTIQUES

Etoiles symbiotiques Caractéristique : Spectre composite 1. Présence de bandes d'absorption caractéristiques d'une géante de type tardif (late-type giant), parmi lesquelles Ti. O, H 2 O, CN, VO ainsi que des lignes d'absorption telles que Ca. I, Ca. II, Fe. I, Na. I 2. Présence de fortes raies d'émission HI, He. I et soit, - raies d'émission d'ions tels [OIII] (potentiel d'ionisation > 35 e. V) - ou un continuum de type A ou F avec des raies d'absorption HI, He. I (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" Raies émission HI, He I … Continuum géante rouge Bandes absorption Ti. O …

Etoiles symbiotiques Association d’une étoile géante rouge et d’une étoile compacte (généralement naine blanche) ~30 km/s L = 1000 L Perte de masse ~ 10 -7 M

Etoiles symbiotiques 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 Roche Il se forme alors un disque d’accrétion, tout comme dans les systèmes cataclysmiques. Hypothèse sujet à débat

Type S ( « star » ) 80 % des symbiotiques Géante rouge normale Période orbitale de 200 à 800 j 2 types de symbiotiques Type D ( « dust » ) 20 % des symbiotiques Géante rouge de type Mira Période orbitale de +++ 1000 jours Nuage de poussières caractéristique dans l’infrarouge

Etoiles symbiotiques Aspectroscopique à l’état calme Aspect du spectre dominé par le continuum de la géante rouge Large variété EG And ER Del NQ Gem UV Aur M 2. 4 III Mira C 6. 2 M 6 III Mira C 8

Etoiles symbiotiques Aspectroscopique à l’état calme Différents degrés d’excitation TX CVn EG And Hb en absorption + V 443 Her CI Cyg He I [Fe VII] [OIII] ++ +++

Etoiles symbiotiques Etat calme Courbes de luminosité : 1. variations périodiques liées à la géométrie AG Peg Modulation orbitale Modulation ellipsoïdale T Cr. B YY Her CI Cyg Quelques cas seulement Etudes à développer dans les bandes rouges et IR Voir notamment Mikolajewska, 2002

Etoiles symbiotiques Etat calme Courbes de luminosité : 2. variations périodiques à la nature des composantes du système Exemple : pulsations de la Mira R Aqr Autres causes de variabilité Eclipses PU Vul CI Cyg FN Ser Obscurcissement provoqué par le nuage de poussières dans les miras symbiotiques V 407 Cyg Flickering CH Cyg [U et B] Processus de recombinaison dans la nébuleuse CH Cyg P = 387 Jours pdf U. Munari Cause di variabilità

Etoiles symbiotiques Etat calme Courbes de luminosité : 3. Des étoiles délaissées AG Peg Très peu de photométrie CCD V 943 Her Très peu de mesures

Etoiles symbiotiques Evolution du spectre en fonction de la phase orbitale, de l’activité des composants Ex : R Aqr (Mira symbiotique) n 14 12 2009 V ~ 7. 4 n 12 08 2010 V ~11. 5

Etoiles symbiotiques Evolution du spectre en fonction de la phase orbitale, de l’activité des composants Ex : V 694 Mon 16 14 12 10 8 6 4 2 0 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Etoiles symbiotiques Outbursts 3 types d’outbursts Type Z And ou outburst de symbiotique classique Z And, CI Cyg 10 ans Outbursts d’amplitude moyenne (2 -3 mags) parfois en série, espacés de périodes calmes Novae Symbiotiques AG Peg, V 1016 Cyg, HM Sge Phénomène de type nova (très lente) s’étendant sur des décennies 100 ans Novae Récurrentes de type symbiotique RS Oph, T Cr. B, V 407 Cyg (? ) 6 mois Phénomène de type nova se reproduisant à des échelles de temps de l’ordre de la décennie Rem : certaines symbiotiques n’ont jamais présenté d’outbursts d’autres sont considérées comme étant en outburst permanent EG And V 443 Her UV Aur V 694 Mon

Etoiles symbiotiques Outbursts 1 Origine des outbursts Expansion de la photosphère de la naine blanche 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 pseudophotosphère 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) 2 Flash de type nova Augmentation de la température de la naine blanche jusqu’à 200 000 K 3 Instabilité du disque d’accrétion = événement de type nova naine Pb : 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) 4 2+3 Combinaison Instabilité disque provoquant l’amorçage des réactions thermonucléaires et l’expulsion d’une enveloppe Sokoloski & al. , 2006

Etoiles symbiotiques Aspectroscopique en ouburst Continuum de type A - F BF Cyg Aspect nébulaire V 1016 Cyg

Etoiles symbiotiques Aspectroscopique en ouburst 7088 6830 V 1016 Cyg Nova symbiotique Bandes ~ 6830 Å ~ 7088 Å Spécifique des systèmes symbiotiques (50%) Effet de diffusion Raman (Raman scattering) de radiations UV émises par O VI (O 5+ ) à ll 1032 – 1038 Å sur l’hydrogène neutre

Etoiles symbiotiques Outbursts Z And en outburst 06 12 2009 mag V = 8, 4 Maximum - Continuum très plat, - Affaiblissement , disparition des bandes d’absorption Ti. O - Raies émission affaiblies (par rapport au continuum) 30 10 2010 mag V = 9, 6 Déclin Réapparition - des bandes d’absorption Ti. O - Raies émission He. I, He. II, [OIII], Fe. II

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni : suivi d’un outburst

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni une symbiotique de forte excitation Spectre du 30 juin 2010 Continuum = M 4 Raies intenses de Fe 6+ , Ca 6+ , He+

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 outbursts 1971 calme outbursts 2008 1973 Modulation Ellipsoïdale Modulation orbitale Eclipses Courbe AAVSO V + Vis

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Eclipse durant un outburst

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 [Fe VII] Zones d’excitation mises en évidence par l’étude des éclipses He I, [OIII] He II Outburst CI Cygni Instabilité du disque d’accrétion Expansion de la photosphère 1 u. a. [Fe VII]

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 8, 8 9 9, 8 10, 3 10, 8 11, 3 5342 5392 5442 5492 5542 5592 Magnitude (CCD V and Vis. ) 9, 3 10 11 Courbe AAVSO CCD V (Juillet – décembre 2010) 12 -0, 1 0 Phase 0, 1 0, 2 Comparaison des outbursts/éclipses 1973 : Rouge 2010 : Bleu

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Affaiblissement des bandes Ti. O = augmentation de la luminosité dans le visible Effondrement des raies de forte excitation (Fe 6+ ) = diminution température

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Evolution Ha (largeur équivalente EW) 30 juin au 10 novembre 2010 n F Teyssier Lhires III 150 t/mm n C. Buil e. Shel _ AAVSO CCD V

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Quelques mesures 400 9, 5 EW (Ha) 350 9, 5 12, 0 10 10 10, 0 300 10, 5 250 11 200 8, 0 10, 5 6, 0 11 4, 0 11, 5 150 100 5278 14, 0 5478 5678 JD - 2450000 140, 0 5878 12 6078 EW (He II l 4686) 120, 0 9, 5 11, 5 2, 0 0, 0 5278 5378 5478 5578 5678 JD - 2450000 50, 0 10 12 5878 EW (He I l 5876) 45, 0 100, 0 5778 40, 0 9, 5 10 35, 0 10, 5 80, 0 30, 0 10, 5 25, 0 60, 0 11 11 15, 0 40, 0 11, 5 20, 0 5278 20, 0 11, 5 5, 0 5478 5678 JD - 2450000 5878 12 6078 0, 0 5278 5478 5678 JD - 2450000 5878 12 6078

Etoiles symbiotiques Quelques mesures Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Ha He II Largeur équivalente EW 400 9, 5 350 10 140, 0 9, 5 120, 0 10 100, 0 300 10, 5 250 11 200 80, 0 10, 5 60, 0 11 40, 0 11, 5 150 11, 5 20, 0 100 5350 5400 5450 5500 JD - 2450000 5550 180 12 5600 0, 0 5350 5400 5450 5500 JD - 2450000 5550 12 5600 8, 8 14 9, 3 140 120 9, 8 100 80 10, 3 60 40 10, 8 20 0 5350 11, 3 5400 5450 5500 5550 5600 12 Flux (10 -12 erg/cm 2/s) Flux absolu 160 9, 3 10 9, 8 8 6 10, 3 4 10, 8 2 0 5350 11, 3 5400 5450 5500 5550 5600

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst Un travail collectif http: //www. astrosurf. com/aras/CICyg/CI_Cyg. html Contributeurs Christian Buil Valérie Desnoux Thierry Garrel Benjamin Mauclaire Eric Sarrazin François Teyssier Plus de 80 spectres haute et basse résolution Poursuite du suivi après l’outburst Un troisième outburst suivra t-il les deux premiers comme dans la décennie 70.

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst Spectre haute résolution par Christian Buil (25 août 2010)

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Profil raie Ha par Thierry Garrel 14 -10 -2010 10 -01 -2011 6525 – 6600 Å 20 -11 -2010 24 -01 -2011 08 -12 -2010 26 -04 -2011 Remarque : résolution ~ 15000 à mag 10, 5 – 11, 0

Etoiles symbiotiques Suivi d’un outburst CI Cygni 2010 Compte-rendu des observations faible résolution publié dans le journal de l’AAVSO http: //adsabs. harvard. edu/abs/2011 JAVSO. . 39. . . 41 T

Etoiles Symbiotiques POUR ALLER PLUS LOIN www. astronomie-amateur. fr/Projets Spectro 1 Sy. St. html AAVSO : plusieurs monographies Nombreux articles synthétiques sur Nasa/ADS Seul livre existant Réédition en 2008 de l’édition 1986, sans mise à jour

Etoiles cataclysmiques POUR CONTRIBUER Un domaine q Assez peu suivi par les amateurs en photométrie, donc à développer, notamment : modulations ellipsoïdales en rouge et IR proche q Ouvert en spectroscopie amateur, à construire pour une trentaine d’étoiles assez brillantes : - Evolutions en fonction de la phase - Suivi outbursts France : Association française des Observateurs d’Etoiles Variables USA (et monde) : AAVSO et CVNET ARAS Liste de discussion spectro-l

photométrie CBA spectroscopie Un site http: //www. astrosurf. com/aras/ Un forum http: //www. spectro-aras. com/forum/index. php Une base de spectres prochainement Merci pour votre attention