Les Etoiles Variables

Les étoiles variables sont des étoiles qui présentent des variations de leur éclat, donc de leur magnitude. Ces variations peuvent se produire dans le domaine visible, dans le rayonnement radio ou encore dans le rayonnement X. De nos jours, ce sont presque essentiellement les astronomes amateurs qui étudient ces astres. C'est d'ailleurs un des quelques domaines ou ils rendent un grand apport aux progrès de l'astronomie. Cela est dû au fait que ces étoiles sont très nombreuses et possèdent des caractéristiques très diverses. Il est donc impossibles aux professionnels de s'y attarder en suivant de longs programmes.

Dès 1916, le plus célèbre "variabiliste" professionnel français, Michel luizet (1866-1918) écrivait:

"Etant donné que chaque année de nouvelles étoiles viennent augmenter la liste déjà longue de celles reconnues variables, l'insuffisance des observateurs et, par conséquent, du nombre des observations, est manifeste. Et cependant il n'est pas de travail astronomique plus facilement abordable que l'étude de ces étoiles! On peut en effet, à l'oeil nu, suivre nombre d'étoiles variables....avec une petite lunette ou une bonne jumelle, le champ d'étude s'agrandit....Un aussi simple bagage instrumental, complété par un atlas céleste, est certainement entre les mains de beaucoup d'astronomes amateurs. Avec cela et de la bonne volonté, de la méthode et de l'assiduité, un observateur peut faire de l'excellente et utile besogne dans cette branche de l'astronomie."

C'est en utilisant de simples méthodes visuelles de photométrie que des amateurs de différents pays on fait progresser nos connaissances sur les étoiles variables. En France, la plupart se regroupent au sein de l'Association Française des Observateurs d'Etoiles Variables (AFOEV). Un jour André Danjon, un des fondateurs de l'AFOEV, a écrit, "En astronomie chaque observation a une valeur en elle-même. Une observation bien faite trouve un jour ou l'autre son emploi et une observation manquée laisse une lacune irrémédiable."

Les étoiles variables sont regroupées en fonction du type de leur variabilité. Parmi les différents groupes, on rencontre des étoiles dont la variabilité de magnitude est périodique, et dont l'amplitude de variation est régulière. Il existe aussi des étoiles dont la variation est irrégulière et d'autres dont on n'a détecté qu'une seule variation importante. En effet, il faut savoir que si l'éclat de certaines variables est sensible sur une période de seulement quelques jours, d'autres le sont en plusieurs années, voire plusieurs siècles. Et dans ce cas là, ces astres ne sont pas étudiés depuis assez longtemps pour définir leur période. Certaines sont des binaires à éclipse. Les pulsars sont considérés comme des variables car leur rotation présente des régions plus ou moins lumineuses. Les supernovae sont des variables cataclysmiques. D'autres sont dites "éruptives" car leur éclat augmente de 7 à 16 magnitudes en quelques heures ou quelques jours. Celles dont la structure est instable sont appelées périodiques pulsantes. Plus rares sont les "céphéides", comme l'étoile polaire. On en connaît à peu près 700 dans notre galaxie. Celles-ci sont en général très lumineuses et possèdent la particularité d'avoir une relation linéaire entre la période de leur variation d'éclat et leur luminosité moyenne. Dans les variables de population II, on trouve les W Virginis et les RR Lyrae. Le groupe des étoiles variables rouges rassemble des objets de type spectral M, R, N ou S, géantes et supergéantes.

Le débutant a tout intérêt à observer des étoiles variables à longues périodes et à comparer ses résultats avec d'autres observateurs déjà bien entraînes. Le télescope sera préférable à la lunette. Des cartes sont très utiles pour repérer les astres. L'AFOEV en fournit à prix modique.

Pour une étoile déterminée, on peut avoir plusieurs cartes qui présentent chacune un champ de plus en plus restreint. Elles permettent la recherche et l'identification de l'astre recherché. Une monture équatoriale possédant des cercles de coordonnées précis et bien réglés s'avère être un plus. En aucun cas l'observateur ne mesure l'éclat d'une étoile variable (sauf en cas d'utilisation d'un photomètre), mais il l'estime.

Pour cela, il faut la comparer à d'autres astres et notamment une étoile tout juste plus brillante et une autre tout juste moins brillante. L'affaire n'est effectivement pas si simple et vous aurez compris qu'il est nécessaire d'une part de réaliser de nombreuses observations, et d'autre part d'apprendre à connaître les étoiles concernées, pour arriver à de bons résultats. Tout le mérite en revenant bien sûr à ces observateurs. Mais il est impossible de ne pas commettre d'erreur de jugement. Celles-ci sont d'ailleurs multiples.

Cependant les variabilistes expérimentés parviennent à des estimations qui n'excèdent pas plus de 0,2 à 0,1 magnitude, ce qui est, il faut bien le reconnaître plus que convenable.      Notez enfin que l'Association Française des Observateurs d'Etoiles Variables a été fondé en 1922 par M. A. Brun, avec le concours des astronomes amateurs de l'observatoire de Lyon. Depuis, elle a publié des centaines de milliers d'estimations appréciées par les spécialistes.

Dossier pour estimer une magnitude d'étoile variable de manière visuelle : Cliquez ici "Fichier au format PDF"

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On a recensé jusqu'à présent 30264 étoiles variables réparties dans tout le ciel. Malgré leur nombre et leur diversité, on peut les classer selon 5 types bien distincts, élaborés à partir de différents critères de périodes, de composition chimique, d'activité dans les lobes de Roche internes et de courbes de lumière. Ces 5 catégories peuvent aussi se réunir en 2 grandes classes réalisées à partir des causes de ces variations :

Les variables pulsantes regroupent les étoiles dont les variations sont dues à une pulsation de leur enveloppe gazeuse et de leur densité. Il y a un déséquilibre entre la force de pression exercée par le rayonnement photonique qui tend à agrandir l'enveloppe gazeuse de l'étoile et la gravitation qui tend à faire effondrer sur elle même l'étoile. En réalité et ce phénomène est valable pour toutes les variables pulsantes, ces deux forces deviennent prédominantes à tour de rôle créant une variation du diamètre de l'étoile qui s'effectue en deux phases. On trouve 5 types de pulsantes: Les RR Lyrae, les Mira Ceti, les delta Céphéides, les irrégulières et les semi-régulières

Les variables cataclysmiques ou dîtes explosives sont des étoiles montrant des explosions causées par des réactions thermonucléaires, soit dans leurs couches superficielles cela occasionnera une nova, soit dans leurs couches profondes (supernova). Les variables cataclysmique sont soit extrinsèque soit intrinsèque.

Les étoiles éruptives sont des variables irrégulières. Elles présentent des variations d'éclat dont l'amplitude peut varier de plusieurs magnitudes. La majorité des étoiles éruptives sont des naines rouges,c'est à dire des astres de faible masse,de faible diamètre,de faible température,et peu lumineux. Ces étoiles,de classe spectrale K ou M,sont invisible à l'oeil nu. L'augmentation de magnitude est due à la libération de l'énergie ,qui s'était accumulée à l'intérieur de l'étoile et qui a exercé une pression sur les couches externes de l'astre jusqu'à ce que ces couches cèdent à la pression et laissent s'échapper l'énergie.

Les variables par rotation sont des étoiles dont la luminosité en surface n'est pas uniforme . Au cours du cycle de l'étoile, dont la durée varie en fonction de la composition stellaire, les lignes de champs magnétiques de l'étoile s'enroulent autour de celle-ci et aux endroits où ces lignes (à cause d'irrégularités magnétiques locales) s'enfoncent sous la surface stellaire. On assiste à un reflux du plasma chaud remontant des profondeurs de l'étoile, reflux provoqué par les lignes de champs polarisés. Ainsi la zone où la ligne de champ plonge devient plus froide que celles qui l'environnent, elle parait plus sombre, formant alors une tache sombre comme nous pouvons en voir sur le Soleil.

Le type le plus répandu de variables binaires est celui d'un système double dont la rotation est dans l'axe de vision de l'observateur. Ainsi on assiste à des éclipses périodiques dues aux passages de l'étoile ayant la luminosité la plus faible devant celle ayant la luminosité la plus forte.

Nous avons décrit plus haut les les variables cataclysmiques, explosives qui peuvent être extrinsèque soit intrinsèque.

Bien sûr, il peut paraître difficile de s'y retrouver. Mais depuis longtemps, il existe des catalogues qui répertorient les étoiles variables et qui fournissent les renseignements suivants :

Les cartes sont précises et sont généralement au nombre de 4 par étoile variable :

 
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