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Les Céphéides sont des étoiles variables, de
catégorie géante ou supergéante jaune, 4 à 15 fois plus massives que
le Soleil et 100 à 30.000 fois plus lumineuses. Leur éclat varie de
0,1 à 2 magnitudes selon une période bien définie, comprise entre 1
et 135 jours, ce sont des étoiles variables.
Dans les années 1910, l'astronome Henrietta Swan Leavitt, de
l'Université de Harvard, entreprend de classer les Céphéides
présentes dans les Nuages de Magellan, ces galaxies satellites de
notre Voie Lactée. Elle fait alors une découverte surprenante, la
période de variation d'éclat de ces étoiles est directement en
rapport avec leur luminosité apparente, et donc à leur luminosité
absolue, puisque la différence de distance à la Terre de toutes les
étoiles composant les Nuages peut être considérée comme négligeable.
Ainsi, en mesurant la fréquence de variation d'éclat de n'importe
quelle Céphéide, sa magnitude absolue peut être déduite en utilisant
une simple table de concordance, et donc sa distance. Cette méthode
a été mise en pratique pour la première fois en 1916, à l'Université
de Harvard par Harlow Shapley, complétant ainsi la découverte
d'Henrietta Leavitt. |
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Le prototype des Céphéides est Delta Cephei (δ
Cep), à 890 années-lumière dans la constellation de Céphée, et dont
le nom latin est précisément Cepheidus Prototypus.
Il s'agit de la deuxième étoile variable découverte de l'Histoire
après Eta Aquilae, toutes deux en 1784. La magnitude de Delta
Cephei varie de 3,6 à 4,3 et sa période est de 5,36634 jours. |
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Une découverte surprenante et inattendue
Mais alors que l’on croyait tout savoir sur Delta Cephei, une équipe
de chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE), de l’Université
Johns Hopkins, et de l’Agence spatiale européenne (ESA) vient de
découvrir que cette étoile n’est pas seule, mais qu’elle possède un
compagnon caché. Le prototype des Céphéides est en fait une étoile
double, composée d’une étoile de type Céphéide et d’un compagnon,
jusqu’alors inconnu, probablement à cause de sa faible luminosité.
Or, les couples d’étoiles, appelés binaires, compliquent la
calibration de la relation période-luminosité et peuvent biaiser la
mesure des distances. Il s’agit là d’une découverte surprenante,
puisque Delta Cephei est l’une des étoiles les plus étudiées, dont
on pensait presque tout connaître.
Un compagnon secret
Alors que les scientifiques genevois et baltimoriens mesuraient les
pulsations de Delta Cephei avec le spectrographe Hermes, installé
sur le télescope Mercator basé à La Palma, aux Canaries, un signal
inattendu a été détecté. Grâce à la spectroscopie Doppler de haute
précision (développée et utilisée pour la recherche d’exoplanètes),
les chercheurs ont découvert que la vitesse avec laquelle Delta
Cephei s’approche du Soleil n’est pas constante, mais change de
manière caractéristique avec le temps. Ce changement de vitesse ne
pouvait s’expliquer que par la présence d’une autre étoile, qui
tournerait autour de Delta Cephei. Il s’agit donc d’un compagnon
secret, dont on ne soupçonnait pas l’existence. Grâce à leurs
observations et en s’appuyant sur des données de la littérature
scientifique, les chercheurs ont déterminé l’orbite des deux étoiles
et constaté que la masse du compagnon est faible (environ 10 fois
plus faible que celle de Delta Cephei). "Nous étions sous le choc :
malgré toute l’attention portée à Delta Cephei, nous avions manqué
une information essentielle", lance Richard Anderson, chercheur à
l’UNIGE au moment de la découverte, premier auteur de l’article et
désormais chercheur à l’Université Johns Hopkins, aux Etats-Unis.
Selon les scientifiques, les données récoltées dans le cadre de la
mission Gaia de l’ESA permettront de mesurer avec exactitude
l’orbite de Delta Cephei. La présence du compagnon devra donc être
prise en compte lorsque l’équipe de Gaia déterminera la distance de
Delta Cephei.
"Si notre étude ne remet pas en question l’échelle des distances
dans son ensemble, l’amélioration de la précision des mesures de
chaque échelon profitera à terme à la cosmologie", explique Richard
Anderson. "Cette découverte nous rappelle que rien n’est jamais
acquis. Si même l’une des Céphéides les plus proches de nous recèle
de tels secrets, qui sait ce que nous découvrirons à propos des
étoiles les plus lointaines !"
Un passé tumultueux ?
A cause de son orbite excentrique, Delta Cephei est tantôt éloignée,
tantôt plus proche de son compagnon ; cela laisse penser qu’elle a
eu une évolution très dynamique, puisque les deux étoiles se
rapprochent d'une Unité Astronomique (soit le diamètre de l'orbite
de la Terre autour du Soleil) tous les 6 ans. C’est une petite
distance pour une étoile supergéante telle que Delta Cephei, dont le
rayon est 43 fois plus grand que celui du Soleil. L’excentricité de
l’orbite de Delta Cephei porte à croire que les deux étoiles
subissent des interactions dues aux forces de marée lorsqu’elles se
rapprochent. Ceci pourrait aider à l’interprétation des travaux
d’autres astronomes dans le passé qui ont observé un environnement
circumstellaire étrange pour lequel aucune explication définitive
n’a été trouvée.
Source principale :
Revealing δ Cephei's Secret Companion and Intriguing Past,
R.I. Anderson, J. Sahlmann, B. Holl, L. Eyer, L. Palaversa, N.
Mowlavi, M. Süveges, M. Roelens, The Astrophysical Journal, 804,
144, 2015. |
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