Etoiles variables dans M33. Et de 172 !

[Matthieu Conjat 1138]

Salut à tous,

Les céphéides d'Andromède, c'est surfait, alors je me suis lancé dans le suivi des variables dans M33

 

Avec le T400 de l'Observatoire de Nice (foyer primaire f/5 du Cassegrain (2m de focale)), j'ai commencé en octobre à débusquer les variables dans la galaxie du Triangle. (Merci à Denis Mourard, directeur de l'Observatoire, de m'avoir fourni une dérogation pour le couvre-feu )

Je fais généralement une trentaine de poses de 100 à 120" sans filtre (entre 40 et 60 minutes de pose) par image. La caméra est une QSI583ws.

 

Dans un champ qui fait 32x23', j'ai pu repérer 100 étoiles variables. Environ 75% sont des céphéides, de période comprise entre ~3 et 70 jours, 15% sont des variables à longue période (> 100 jours), et ~10% semblent bien avoir varié, mais sans trop de régularité.
Comme pour M31, je trouve des magnitudes entre 17 et 20, mais pour le moment je n'ai pas trop calibré les magnitudes, donc je ne peux pas vraiment calculer la distance grâce à la relation période-luminosité.

Je vous mets une carte du champ pour les repérer si vous voulez vous amuser, ainsi que les meilleures courbes de lumière. A gauche, c'est la courbe complète sur les 65 jours de mesure, à droite c'est la courbe repliée sur la période. Cliquez sur les images pour les avoir en grand.

Je fais les mesures photométriques en mode automatique avec un logiciel que j'ai écrit, dans lequel je rentre un fichier avec la position de chaque étoile, les cercles de mesure et la position des étoiles de référence.

Je ne pensais pas trouver autant d'étoiles variables dans cette galaxie avec un T400 à proximité de Nice....

 

Je pensais me lancer dans les céphéides de galaxies plus difficiles comme IC1613 ou NGC6822, mais je m'y suis pris trop tard cette année. Si y'en a que ça tente de faire ça l'année prochaine, ça peut être un bon challenge !

 

Matthieu

 

 

 

Quelques variables à longue période:

 

 

 

Edited February 23 by Matthieu Conjat

[jean dijon 907]

Bonjour Matthieu

magnifique de faire ce genre d'observations il faut avoir pas mal de nuits correctes pour arriver à faire cela je pense.

j'ai une question sans doute idiote, tu pars d'un catalogue de variables déja établi ou bien tu pars de zero pour trouver les variables?

Encore bravo

 

jean

 

[Matthieu Conjat 1138]

Merci Jean,

 

En ce moment, sur la Côte d'Azur, c'est pas folichon niveau météo.

Pour mes mesures, je ne pars pas d'un catalogue quelconque. Ça doit exister, mais je ne sais pas lequel c'est.
Je prends simplement des photos, et je compare avec les images précédentes en faisant une division entre 2 images. Généralement, les variables se repèrent assez facilement:

Comme j'aime bien les gif, voici ce que j'obtiens:

 

C'est marrant, parce qu'en préparant ce gif, je viens de découvrir 2 nouvelles variables (v101 en haut et v102 en bas à droite

Leur courbe de lumière:

 

 

v102 n'a pas une jolie courbe de lumère, car il y a apparemment une étoile très proche, mais elle a bien varié entre les 2 images...

 

[Gribol 101]

Très beau travail Matthieu.

Tu peux mettre en partage un fits (prétraitée) du champ, que je puisse l'envoyer sur Aladin ?

Merci.
Marc

[Matthieu Conjat 1138]

Merci Marc!

 

Voici le fichier. Je sais pas si ça passe:

m33_med.zip

 

[Gribol 101]

J'ai calibré en astrométrie ton image, tu peux l'ouvrir sur Aladin.

 

Sur le VSX, il y a plusieurs CWA (W Virginis - second type de Céphéïdes - avec une période plus grande que 8 jours) et des RRC (RR Lyrae).

 

Dans les catalogues sur Aladin (en tapant "M33 variable stars"), tu as quelques catalogues, essentiellement des LBV (Luminous Blue Variable).

Tu peux arriver à corréler avec ce que tu as détecté.

Mais tu en as un paquet d'étoiles variables non répertoriées.

C'est vraiment très chouette comme travail.

 

Marc

m33_med_calibre_astrometrie.zip

[Matthieu Conjat 1138]

Super, merci Marc, je vais voir ça.

Je pense quand même que toutes les étoiles que j'ai trouvées ont déjà été repérées alors je ne vais peut-être pas les revendiquer à l'AAVSO 

Matt

[Pascal C03 3005]

Je suis une fois de plus très impressionné !

Bravo

 

 

[Matthieu Conjat 1138]

Merci Pascal

Cette année aussi, j'ai repointé un autre coin de M31 pour mesurer les céphéides, comme en 2018 et 2019, mais ça va commencer à faire un peu redondance sur le forum, alors... (j'en suis à 75 dans ce champ, en comptant les novae dont j''ai déjà parlé il y a quelque temps )

Matt

[Matthieu Conjat 1138]

Allez, juste une dernière mise à jour de 'mon' catalogue.

J'en suis à 141 variables trouvées dans M33 !

Je n'ai pas encore fait le bilan définitif, mais il y a environ

• 90 céphéides de période inférieure à 60 jours
• 30 pulsantes à longue période
• 20 étoiles sans périodicité, mais qui ont clairement varié à un moment donné
• 1 nova ('m33v133')

Je n'ai pas encore correctement calibré les magnitudes, je ferai ça au printemps quand M33 ne sera plus visible et que j'aurai fini ma campagne...

Il y en a beaucoup qui deviennent totalement invisibles lors du minimum d'intensité, mais elles apparaissent bien au moment du maximum, donc on arrive quand même à voir une périodicité.

Revoici les variables les plus jolies:

 

Voici la carte pour les repérer:

 

Si le ciel voulait bien se dégager, je pourrai continuer mes mesures...

 

En espérant que ça vous incitera à vous lancer dans les mesures de céphéides vous aussi

 

Prochaine publication sur Astrosurf dans quelques temps: ma campagne 2020 sur les céphéides de M31 (je dois en être à 85 cette année, plus ~145 les autres années, soit ~230 en tout )

 

Matt

 

Edited January 17 by Matthieu Conjat

[Alef 1263]

BRAVO !!!!!!!!!!!!!!!!

[Matthieu Conjat 1138]

il y a une heure, Alef a dit :

BRAVO !!!!!!!!!!!!!!!!

 

Merci Alef!

 

Juste pour donner quelques infos intéressantes:

• m33v50 (à vous de la retrouver dans l'image) est l'une des étoiles les plus lumineuses connues. Peut-être même la plus lumineuse, même si elle pourrait être multiple, comme R136 à l'époque. C'est une supergéante de magnitude absolue -9.6, et de magnitude apparente 16 (nom officiel: M33-013406.63). Si c'est bien une étoile unique, elle est entre 3 millions et 10 millions de fois plus lumineuse que le Soleil !Une chose m'interpelle quand même, elle semble avoir des variations lumineuses parfaitement régulières, de période 8.294 jours. D'après la relation période-luminosité des céphéides, ça lui donne une magnitude absolue de -4. Soit une distance de 320 000 a.l. On est loin des 2.7 millions d'a.l. Y'a un problème quelque part... Peut-être bien que c'est un système multiple dont l'une des composantes est variable, ce qui augmente artificiellement sa luminosité moyenne. Sa courbe de lumière (magnitudes non calibrées):

 

• m33v53  (nom officiel VHK83) est une autre supergéante superlumineuse, de magnitude absolue -9.5, de température comprise entre 180000 et 30000 K. Sa variation ne montre pas de période nette, en tous cas pour les 100 jours de ma campagne d'observations:

 

Matt

[Gribol 101]

Salut Matthieu,

 

Il existe 2 types de céphéides, avec une relation période/luminosité différente entre les 2 types (les Céphéides classiques de type Delta Cephei et les Céphéides de type II W Virginis).

Il faut peut-être voir avec les différents paramètres.

Et sinon, comment savoir si l'étoile n'est pas en avant plan dans notre Voie Lactée ? Juste avec de la photométrie, ce n'est pas évident.

 

Marc

 

 

[Matthieu Conjat 1138]

Le 18/01/2021 à 14:09, Gribol a dit :

Il existe 2 types de céphéides

 

Effectivement, j'ai considéré que c'était des céphéides de type I. (céphéides classique, celles qu'on trouve dans les bras spiraux). Mais il existe aussi plein de types de pulsantes. Généralement, la période croit avec la luminosité intrinsèque. C'est normal, plus une étoile est grosse (et lumineuse), plus elle met du temps à gonfler et dégonfler.

 

Ceci dit, pour cette étoile (M33-013406.63, ou encore B416), il pourrait s'agir d'une double serrée de période 16.4 jours, dont l'étoile principale est une étoile Be (rotation rapide et disque), comme indiqué ici:

https://arxiv.org/pdf/1407.2259.pdf

 

On retrouve aussi un très bon article de 2000 sur cette étoile, dans lequel les auteurs ont remarqué cette variation de 8.26 jours, mais avec une amplitude 4 fois plus faible (0.03, au lieu de 0.13 comme je trouve):

https://academic.oup.com/mnras/article/311/4/698/1746476

 

Si c'est une binaire serrée, il ne peut pas s'agir d'une céphéide (Le compagnon ne survivrait pas aux pulsations). Une période de révolution de 16 jours, pour une binaire en contact, indiquerait une grosse étoile, compatible avec une luminosité élevée (les étoiles Be ont typiquement ce genre de période de rotation). Ceci dit, les étoiles Be ont ~les mêmes luminosités que les Céphéides, de -2 à -6) donc pour une magnitude absolue de -9.6, il s'agirait d'une Très Grosse étoile Be. Une période de 16.4 jours, ou même de 8.29 jours comme celle que j'observe, désintègrerait l'étoile sous l'effet de la force centrifuge.  En fait, la vitesse de rotation des étoiles Be est proche de la vitesse critique. Une étoile Be peut facilement tourner en 8 jours, et pourrait même tourner 10 fois plus vite !!!)

 

S'il s'agit d'une pulsante, une période de 8.29 jours est assez faible, donc l'étoile est assez petite et peu lumineuse. En ordre de grandeur, on est à Mv= -4, donc une distance de 320 000 a.l. Comme on n'est pas dans le plan de la Voie Lactée, je vois mal des étoiles se trouvant à cette distance du plan galactique.

M33-013406.63 est au coeur d'une région HII, donc il pourrait s'agir de tout un groupe d'étoiles de M33, dont l'un des membres est une pulsante.

 

Donc dans tous les cas, il doit s'agit de plusieurs étoiles...

 

Matt

Edited March 9 by Matthieu Conjat

[PMM76 64]

Bonjour 

 

Votre travail est magnifique !

Merci pour cela

Michael

[Matthieu Conjat 1138]

Il y a 2 heures, PMM76 a dit :

Votre travail est magnifique !

Merci Michael,

c'est gentil

J'y passe du temps, mais c'est gratifiant !

 

[Haltea 691]

Très intéressant ce travail,   surtout accompagné de tes explications ou  hypothèses.

 

 

[Matthieu Conjat 1138]

Ca y est, je viens de finir ma campagne d"observation de M33 !

Le Triangle commence à être un peu bas en début de nuit, et il y a la ville de Nice à l'ouest de l'Observatoire, donc le ciel n'est plus idéal.

La campagne d'observation a duré 136 jours, du 7 octobre 2020 au 20 février 2021. J'ai pu faire 30 images individuelles. J'aurai aimé en faire plus, mais le mauvais temps de janvier et février n'ont pas aidé. En plus, il fallait que la turbulence soit assez faible pour faire ressortir des étoiles de magnitude 20.

Au final, j'ai repéré 172 variables, dont 104 céphéides de période inférieure à 80 jours, 56 pulsantes de période > 100 jours, 8 étoiles sans périodicité nette, mais semblant avoir quand même varié (irrégulières ?), 3 binaires à éclipses et 1 nova.

2 des céphéides sont classées comme 'amas gobulaire' sur Simbad (v101 et v106, je vous joins les images plus bas). Elles ont bien varié pourtant, c'est amusant...

Je vais faire un rapport un peu plus complet avec toutes les courbes de lumière, que je vais mettre sur le site de mon assoce (AQUILA) dans quelque temps.

 

J'ai pu faire la calibration des magnitudes sur des étoiles Gaia en filtre V. Grâce à la relation période-luminosité, j'obtiens une distance médiane de 2.78 millions d'années-lumière (Distance officielle: 2.723 millions d'a.l. Je suis pas trop mal )

 

En attendant, revoici les plus jolies d'entre elles, que vous commencez à bien connaître :

_{(images cliquables)}

 

Les céphéides:

 

 

Quelques pulsantes à longue période:

 

2 binaires à éclipses (classées comme telles sur Simbad):

 

Les 'amas globulaires':

 

Et la carte en couleurs pour les repérer:

 

J'espère que cette aventure vous aura intéressé autant que moi

 

D'ici quelques jours je finirai ma campagne sur M31, je vous en toucherai peut-être 2 mots (pas plus, promis).

Matt

 

 

Edited February 24 by Matthieu Conjat

[alaindumercantour 40]

Tu postules à Gémini Sf2a ?

[Matthieu Conjat 1138]

il y a une heure, alaindumercantour a dit :

Tu postules à Gémini Sf2a ?

Ouais, j'y avais pensé. Mais ce n'est pas une collaboration avec des professionnels, donc ca n'entre pas vraiment dans le cadre d'une collaboration Pro-Am...

C'est un truc que j'ai fait tout seul, à moins qu'un professionnel dans les parages veuille bien utiliser ces résultats 

[ALAING 32064]

J'attendais les résultats

Bravo et félicitations pour ce super boulot Matthieu

Bonne journée,

AG

[Matthieu Conjat 1138]

Il y a 2 heures, ALAING a dit :

J'attendais les résultats

Cool. Bon, alors pour le Professionnel, c'est réglé !

 

Maintenant, d'après le règlement du prix Gemini: "(...), la collaboration doit avoir fait l’objet d’au moins une publication dans une revue à « référé »"

Euh, Astrosurf est considéré comme une revue à "référé" ???

Si oui, alors je me lance

 

 

 

[Matthieu Conjat 1138]

Ca y est, j'ai mis un 1er jet du rapport complet sur mon site:

http://www.aquila.free.fr/variables_m33_schaumasse.pdf

C'est un peu scolaire, mais au moins, toutes les données et les courbes de lumière y sont.

Finalement, j'ai pu observer 2 novae (apparemment, la nova 1996 qui venait de subir un sursaut en octobre 2020 (magnitude 19.7), mais je n'ai trouvé aucune trace de ce sursaut dans la littérature).

Un 3è amas globulaire (d'après Simbad) présente lui aussi de très belles variations bien régulières (peut-être une RR lyrae très violente comme pour les 2 autres )

Il y a un rémanent de supernova qui a bien varié aussi...

Il y a plus d'une douzaine d'étoiles qui ne sont pas classées comme variables dans Simbad, mais qui ont des variations et des périodes très nettes

Bref, c'est la cour des miracles !!

 

Matt

Edited February 28 by Matthieu Conjat

[Arno C 678]

Très beau rapport Matt, 

Il y a une micro coquille à la deuxième ligne avec une M33  au lieu de M31.

le challenge maintenant,  c'est de trouver une cible un peu plus lointaine avec une position de face ou de 3/4 dans le groupe local. Peut être même circumpolaire. m101, m81, m109... 

Concernant les globulaires Simbad, avec la densité d'étoile qui les composes (ex : globulaire type M13). Il est possible dans une zone aussi petite angulairement, de détecter plusieurs événement en simultanée qui se moyenne ? dans tous les cas les courbes sont effectivement régulières.

Cela fait une belle référence pour essayer l'expériences avec un 250 ...

[Matthieu Conjat 1138]

il y a 51 minutes, Arno C a dit :

Il y a une micro coquille

 

Ah, merci pour la coquille, c'est corrigé.

Pour les autres galaxies du groupe local, ça pourrait être un bon challenge mais ça risque d'être TRES compliqué. Une céphéide de magnitude absolue -6 (une belle bête, quoi) dans M81 aurait une magnitude apparente de 20.8. C'est faisable avec le T400, mais il faudrait des conditions exceptionnelles (pas de turbulence, un ciel bien noir...)

Dans M101 (20 millions d'a.l.), c'est mag 21.9 !

M109, à 55 millions d'a.l., c'est hors de question

Il faudrait que je puisse utiliser le C2PU !

Au lieu de le laisser à Superfulgur, je pourrais en faire quelque-chose d'intéressant, moi _{(ne lui répétez pas, hein ?)}

 

Je pensais m'occuper de IC1613 (2.3 millions d'a.l). J'y ai déjà observé des céphéides, mais sans continuer les observations. Il y en a 4 ou 5 qui sont observables. NGC6822 (1.6 millions d'a.l.) est intéressant, mais bien bas sur l'horizon.

Au printemps, je pensais aussi faire les RR lyrae dans des amas globulaires comme NGC5466. Petit joueur, je sais. Mais ça m'occupe 

 

Pour les amas globulaires de M33, je ne pense pas que l'observation simultanée de plusieurs variables donne des courbes de lumière comme celles que j'observe. Déjà les RR lyrae sont moins lumineuses, en plus les magnitudes devraient se lisser et être ~constantes.

 

En tous cas, maintenant vous avez un bon catalogue de ce qui est faisable avec un 250 ou autre !!!

 

Matthieu