4_1 RR Lyrae - Jean
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Photométrie d'étoiles pulsantes RR Lyrae Jean-François Le Borgne Laboratoire d'Astrophysique Observatoire Midi-Pyrénées Toulouse et GEOS Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ? Étoiles variables pulsantes à courte période population II Période amplitude 0.2-1.1 jour 0.3 à 2 magnitudes <Mv> +0.6 m (L ~ 50 Lo) Teff 7400K – 6100K Type spectral A2-F6 III <log g> 2.5 – 3.0 [Fe/H] -2.5 – 0.0 Masse ~0.7 Mo Rayon ~4 – 6 Ro TZ Aur, télescope TAROT, 2005-2006 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 2 Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ? Historique 1889 découverte des « variables d'amas » (E. Pickering, M3) 1890-1898 variables semblables aux « variables d'amas »: U Lep (1890, J.C. Kapteyn), S Ara (1898) 1899 découverte de RR Lyr (7.06-8.12V) par W. Fleming (Pickering, 1901) E. Pickering «Calculatrices» à l'observatoire de Harvard W. Fleming 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 3 Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ? « Variables d'amas » L'étude des étoiles variables dans les amas globulaires est a l'origine de l'identification du phénomène RR Lyrae. Entre 1893 et 1898, des centaines d'étoiles variables furent trouvées dans des amas globulaires comme M3, Omega Centauri ou 47 Tucan par E.C. Pickering, W. Fleming et I. Bailey, entre autres. 27 mai 2006 Film de l'amas globulaire M3 pendant une nuit. La plupart des étoiles variables visibles ici sont de RR Lyrae. (source: Hartman & Stanek, http://cfa-www.harvard.edu/~jhartman/M3_movies.html ) Jean-François Le Borgne - La Rochelle 4 Qu'est-ce qu'une étoile RR Lyr ? On doit à I. Bailey d'avoir reconnu que la plupart des variables dans les amas globulaires était d'un type particulier: période inférieure à 1 jour et amplitude d'environ 1 magnitude: ωCen, Bailey,1902 2 sous-groupes: RRab et les RRc RRab: pulsent dans le mode radial fondamental, courbe de lumière asymétrique RRc: pulsent dans le mode du premier harmonique, courbe de lumière presque sinusoïdale avec une amplitude inférieure à 0.8 magnitude. S. I. Bailey 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 5 Diagramme HertzsprungRussel intersection de la « branche horizontale » et de la bande d'instabilité 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 6 Étoiles RR Lyr: évolution stellaire étoiles de faiblemasse ~0.7 Mo Séquence principale: combustion de l'hydrogène, ~1010 années. évolution sur la branche des géantes. Flash de l'hélium Branche horizontale: combustion de l'hélium 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 7 Étoiles RR Lyr: évolution stellaire étoiles de faiblemasse ~0.7 Mo Séquence principale: combustion de l'hydrogène, ~1010 années. évolution sur la branche des géantes. Flash de l'hélium Branche horizontale: combustion de l'hélium 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 8 Étoiles RR Lyr: évolution stellaire étoiles de faible masse ~0.7 Mo Séquence principale: combustion de l'hydrogène, ~1010 années. évolution sur la branche des géantes. Flash de l'hélium Branche horizontale: combustion de l'hélium 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 9 Spectroscopie : variations au cours de la pulsation effet de la métallicité 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 10 Spectroscopie : variations au cours de la pulsation effet de la métalicité Variations du profil d'une raie du Fe I dans le spectre de RR Lyrae au voisinage du maximum de lumière. es observations couvrent 3 heures consécutives. spectrographe SARG au TNG (Telescopio Nazionale Galileo, La Palma) 28 juillet 2004, Katrien Kolenberg. 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 11 Anomalies de période: Variation de période Variation d'amplitude Effet Blazhko et variations séculaires 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 12 Anomalies de période: effet Blazhko Grandes variation d'amplitude: pulsation double-mode et effet Blazhko (Blazhko, 1907). Sergei N. Blazhko (created by D. Welch based on MACHO project data, Alcock et al. 2000). 27 mai 2006 RR Lyrae: the « Blazhko Project », 2004, Katrien Kolenberg Jean-François Le Borgne - La Rochelle 13 Un exemple d'étude de l'effet Blazhko GCVS: RRAB 12.02 - 13.11 V 2441774.441 + 0.589052 E Nombre de mesures: 21 mai 2005 – 30 avril 2006 TAROT (sans filtre): 1868 F.J. Hambsch (V): 659 F.J. Hambsch (R): 761 HJD 2453643.408 + 0.589060 E TAROT, no filter 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 14 Un exemple d'étude de l'effet Blazhko GCVS: RRAB 12.02 - 13.11 V 2441774.441 + 0.589052 E F.J. Hambsch, R Nombre de mesures: 21 mai 2005 – 30 avril 2006 TAROT (sans filtre): 1868 F.J. Hambsch (V): 659 F.J. Hambsch (R): 761 HJD 2453643.408 + 0.589060 E TAROT, no filter 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle F.J. Hambsch, V 15 L'effet Blazhko 24 maximums 14 TAROT (no filter) (points bleus) 10 F.J. Hambsch (V+R) (points noirs) 2453597 + 23.65 E HJD 2453597.464 2453636.370 2453643.408 2453647.528 2453682.318 2453683.492 2453693.464 2453699.393 2453705.293 2453712.344 2453715.271 2453719.395 27 mai 2006 O-C Dt (jour) (jour) -0.004 0.030 0.000 -0.003 0.038 0.034 -0.007 0.032 0.043 0.026 0.008 0.009 0.005 0.002 0.008 0.002 0.002 0.002 0.002 0.003 0.002 0.004 0.003 0.005 HJD 2453727.671 2453733.553 2453737.642 2453740.589 2453743.537 2453745.309 2453756.532 2453759.464 2453760.635 2453762.382 2453795.404 2453838.377 O-C Dt (jour) (jour) 0.039 0.032 -0.002 0.000 0.003 0.008 0.041 0.028 0.021 0.001 0.040 0.018 0.005 0.002 0.005 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.004 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 16 The Blazhko effect magnitude au maximum et amplitude TAROT: points bleus F.J. Hambsch R: points noirs F.J. Hambsch V: points verts 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 17 Interprétations de l'effet Blazhko Modèles de résonance Basés sur une résonance entre le mode fondamental radial et un mode non-radial. Les modes dipôle ont alors la plus grande probabilité d'être excités. La théorie prévoit une modulation d'amplitude et de phase dans le cas d'une l'excitation dune paire de fréquences divisée par la rotation. La période de modulation est déterminée par la vitesse de rotation et la structure interne de l'étoile. Peterson (1996) a mesuré la largeurs de raies de 27 RR Lyr et obtenu une valeur supérieure de v sin i de 10 km/s. (K. Kolenberg) 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 18 Interprétations de l'effet Blazhko Modèles magnétiques Ces modèles supposent que ces étoiles ont un champ magnétique incliné par rapport à l'axe de rotation (cf. modèles de rotateur oblique des étoiles Ap). Le mode fondamental radial est déformé pour donner une composante quadripôle dont l'axe coïncide avec l'axe magnétique. La période Blazhko est supposée être égale à la période de la rotation de l'étoile. Un champ magnétique 1kG serait nécessaire pour qu'une modulation d'amplitude soit observable. Un champ de 1.5kG a été observé par certains observateurs mais pas confirmé par d'autres. (K. Kolenberg) 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 19 Dans les 2 modèles, la modulation est une conséquence de la rotation de l'étoile. l'amplitude la modulation dépend de l'inclinaison de l'axe de rotation sur la ligne de visée. Ils prévoient des composantes d'égales amplitudes, contrairement à ce qui est observé. Le modèle magnétique ne prévoit pas qu'il y ait moins de cas d'effet Blazhko parmi les RRc. Les différences entre les RR-Blazhko du LMC et de la galaxie doivent être liées à la métallicité. Conclusion: Les modèles ne sont pas capables d'expliquer correctement le phénomène Blazhko Importance de la détection de composantes nonradiales pour la compréhension du mécanisme de la modulation d'amplitude. 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 20 Variations séculaires de la période Périodes variant proportionnellement avec le temps 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 21 Variations séculaires de la période Variations irrégulières de période 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 22 Variations séculaires de la période Variations irrégulières de période 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 23 Base de données de maxima de RR-Lyr du GEOS -http://dbrr.ast.obs-mip.fr 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 24 Contribution à la base de données observation de maxima individuels: Choisir une étoile et faire une prédiction de maximum. Observer pendant 3 heures minimum autour du maximum prévu Options: utiliser des filtres (B,V) Déterminer l'instant du maximum Corriger de la correction héliocentrique. 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 25 GEOS RR-Lyr Survey: TAROT observations February 2004 – April 2006 739 maximums 120 stars about 40000 CCD frames publications: list of maximums IBVS 5568 / GEOS RR 21, 2004 IBVS 5622 / GEOS RR 24, 2005 IBVS 5650 / GEOS RR 25, 2005 IBVS 5686 / GEOS RR 26, 2006 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle Dark gray: : GEOS Hatched Blue: BAV 26 Completeness of RR-Lyr maximum “surveys” Use of GCVS as reference catalog: justify by the fact that GCVS stars are observed for several decades, up to one century and already allows long term analysis of the periods. Statistics of CCD observations of RR-Lyr maximums 2001-2206 Dark gray: GCVS stars Light gray: stars observed between 2001 and 2006 with CCDs Blue: GEOS (2004-2006) Hatched Blue: BAV (20012005) Completeness: BAV+GEOS: 96% (12.5 at minimum) GEOS: 83% 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 27 Contributions possibles Photométrie: Observations de maxima individuels pour une contribution à la base de données (mag. au minimum jusqu'à ~14) Observations suivies d'étoiles à effet Blazhko (y compris RR Lyr): détermination de la période Blazhko. Spectroscopie: spectroscopie à R~5000 avec LHIRES III sur RR Lyr elle même. Domaine privilégié 3700-4000 A: Hε, Hζ, CaII(K): S/N ~100, pose 10mn spectroscopie à basse résolution des étoiles jusqu'à mag. 11-12 au minimum (~100 étoiles): détermination de température/ type spectral en fonction de la phase. 27 mai 2006 Jean-François Le Borgne - La Rochelle 28
