Influence des interactions de marée sur le mouvement des apsides

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Influence des interactions de marée sur le mouvement des apsides et la
précession - Application aux binaires massives HD 152218 et HD 191612
Auteur : Rosu, Sophie
Promoteur(s) : Rauw, Gregor
Faculté : Faculté des Sciences
Diplôme : Master en sciences spatiales, à finalité approfondie
Année académique : 2015-2016
URI/URL : http://hdl.handle.net/2268.2/1505
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INFLUENCE DES INTERACTIONS DE
MAREE SUR LE MOUVEMENT DES
APSIDES ET LA PRECESSION
APPLICATION AUX BINAIRES MASSIVES
HD 152218 ET HD 191612
Sophie Rosu
Mémoire présenté en vue de l’obtention du grade de
Master en Sciences Spatiales à finalité approfondie
Promoteur Gregor Rauw
Juin 2016

Remerciements
Je remercie chaleureusement celles et ceux qui ont contribué, de près ou de loin, à la réalisa-
tion de ce travail.
Je remercie tout particulièrement Monsieur Gregor Rauw qui n’a ménagé ni son temps ni
son énergie pour m’aider à dépasser les limites de la réflexion. Sa profonde implication a été le
garant de la rigueur scientifique de ce travail.
Je remercie fortement Madame Arlette Noels pour sa contribution en matière de modèles de
structure interne d’étoiles.
Je remercie Monsieur Marc-Antoine Dupret, Mademoiselle Mélanie Godard et Monsieur
Laurent Mahy pour les éléments nouveaux qu’ils ont apportés à ce travail.
Je tiens également à remercier mes parents de m’avoir offert un environnement propice à
l’étude et au travail.
Mes sincères remerciements vont aussi à Monsieur Lucien Sabbadini pour avoir entretenu
mon goût des mathématiques et à Madame Annarella Mossay pour m’avoir communiqué sa pas-
sion de la physique.
Je voudrais, au travers de ces quelques lignes, vous témoigner ma plus profonde reconnais-
sance.

Table des matières
Introduction 7
I Mouvement des apsides dans la binaire HD 152218 10
1 Caractéristiques de HD 152218 11
1.1 Détermination des rayons des étoiles par la photométrie . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2 Détermination des paramètres absolus de la binaire par l’analyse de la courbe de
lumière.......................................... 14
1.2.1 Détermination des paramètres de la binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.2 Analyse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.3 Estimation des incertitudes sur les paramètres . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.2.4 Paramètres absolus de la binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.3 Détermination des vitesses de rotation des étoiles de la binaire . . . . . . . . . . . 22
1.3.1 Technique du disentangling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.3.2 Détermination de la vitesse rotationnelle projetée . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4 Détermination de la température effective et de la gravité de surface des étoiles . 27
2 Constantes de structure interne 30
2.1 Intégration de l’équation de Radau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2 Influence de l’overshooting et de la métallicité sur la valeur de la constante de
structure interne k2................................... 32
2.2.1 Effet de l’overshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.2 Effet de la métallicité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.3 Analyse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3 Origine des interactions de marée et du mouvement des apsides 40
3.1 Potentiel d’un corps céleste déformé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2 Effets des marées sur les paramètres de la binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.3 Modèle de friction faible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.4 Mouvementdesapsides ................................ 44
3.5 Constantes de structure interne et mouvement des apsides . . . . . . . . . . . . . 46
3.6 Contribution relativiste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.7 Influence du vent stellaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.8 Taux de mouvement des apsides observé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.9 Détermination de l’âge des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2

II Mouvement de précession dans les binaires HD 152218 et HD 191612 59
4 Particularités de HD 191612 60
5 Mouvement de précession 63
5.1 Précession dans la binaire HD 152218 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.2 Précession dans la binaire HD 191612 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Epilogue 78
Conclusion 78
A Détermination des paramètres absolus de la binaire en considérant fp≤fs80
Références 81
3