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Etoiles doubles du voisinage solaire (avec optique adaptative)

IV.3 Etude d’étoiles doubles visuelles

IV.3.4 Etoiles doubles du voisinage solaire (avec optique adaptative)

V (others) Gin2002 TYC2000a HIP1997a FAB2000 Bright Star Cat.

G0 G5 K0 K5 4 2 0 -2 Spectral Type M V1 Schmidt-Kaler (II) Schmidt-Kaler (III) Pickles (III) Keenan (III) Keenan (IIIb)

FIG. IV.8: Mesures photométriques différentielles des composantes d’étoiles doubles obtenue avec PISCO. A gauche : comparaison avec les mesures d’autres auteurs. A droite : Magnitudes absolues déduites des mesures photométriques de PISCO pour les géantes de classe II (carrés), II-III (triangles) et III (cercles), comparées aux calibrations deSchmidt-Kaler(1982),Pickles(1998) etKeenan(1999). D’aprèsPrieur et al.(2003).

En collaboration avec J.-M. Carquillat, N. Ginestet (OMP) et de nombreux autres

col-lègues, nous avons observé avec PISCO au Pic du Midi un échantillon d’étoiles à spectre

composite. Notre but était de mettre en évidence leur binarité dans un premier temps et

d’identifier séparément le type spectral des deux étoiles dans un deuxième temps. Ce

pro-gramme a donné de bons résultats et nos mesures photométriques différentielles (en B, V,

R) nous ont permis d’apporter des contraintes sur les types spectraux des composantes

indi-viduelles de ces systèmes (Prieur et al.,2002,2003). Nous avons mis au point une procédure

complète de restauration d’images pour obtenir des mesures photométriques différentielles

(voir Sect II.1.3 et Annexe A). La validité de cette procédure a pu être établie en

compa-rant certaines de nos mesures avec d’autres sources et nous avons pu déterminer les

magni-tudes absolues des étoiles primaires froides, en supposant que les étoiles secondaires chaudes

étaient sur la séquence principale (voir Fig.IV.7).

IV.3.4 Etoiles doubles du voisinage solaire (avec optique adaptative)

En collaboration avec P. Lampens (Bruxelles, Belgique) et R. Argyle (Cambridge, UK),

nous avons observé des étoiles doubles du voisinage solaire avec le télescope de 3.6 m de

l’ESO et le système d’optique adaptative ADONIS (ADaptative Optics Near Infrared

Sys-tem), dans le proche infra-rouge (cf Sect. I.10). On disposait pour ces objets d’orbites et de

parallaxes assez précises, mais les masses calculées montraient des écarts par rapport à celles

déduites de la relation masse-luminosité des étoiles de la séquence principale. Notre but était

donc d’obtenir de nouvelles mesures astrométriques, mais aussi de photométrie différentielle

entre les deux composantes, de façon à apporter des contraintes sur leur nature (rapport des

masses et températures).

TAB. IV.2: Résolution théoriqueλC/Den secondes d’arc pour les divers télescopes avec lesquels nous avons observé, en fonction du filtre utilisé. Les combinaisons que nous avons effectivement utilisées sont indiquées en caractères gras. Filtre B V R J H K λC(µm) 0.450 0.550 0.650 1.253 1.643 2.177 λC/DpourD=0.7 m 0.13 0.16 0.19 0.37 0.49 0.64 Nice λC/DpourD=1.0 m 0.093 0.11 0.13 0.26 0.34 0.45 Merate λC/DpourD=2.0 m 0.046 0.057 0.067 0.13 0.17 0.22 TBL λC/DpourD=3.6 m 0.026 0.032 0.037 0.072 0.094 0.12 ESO

de Moffat et en analysant leur transformée de Fourier (voir Sect.II.1.4). Nous présentons ici

les principaux résultats, mais pour plus de détails, nous invitons le lecteur à consulter la

publication qui en a résulté (Lampens et al.,2012).

Intérêt des observations dans l’infra-rouge

Les bandes spectrales utilisées par ADONIS étaientJ H etK, respectivement centrées

sur 1.253, 1.643 et 2.177µm. Dans ce domaine du proche infra-rouge, les longueurs d’onde

sont donc deux à trois fois plus longues que dans le domaine optique, que nous utilisons avec

PISCO. La résolution angulaire étant égale àλ/D, oùDest le diamètre du télescope, est ainsi

pénalisée en infra-rouge. Le tableauIV.3.4montre la résolution maximale correspondant à la

limite de diffraction des divers télescopes que nous avons utilisés. On remarque qu’il n’y

a qu’un gain minime en résolution avec le système ADONIS sur le télescope de 3.6 m de

l’ESO par rapport à PISCO sur le télescope Zeiss de Merate. L’intérêt principal est ailleurs :

le domaine infra-rouge est bien mieux adapté à l’observation des étoiles naines froides de type

K-M, que le domaine optique. Or ce sont justement des étoiles de ce type qui sont fréquentes

dans l’environnement proche du Soleil, que nous voulions étudier dans ce programme.

Etude d’objets particuliers

FIG. IV.9: Etoile quadrupleζCancri observée le 15/12/2000 avec optique adaptative sur le télescope de 3.6 m de l’ESO (Chili).

La figureIV.8 montre une image des composantes ABCD du système multipleζ Cancri

(STF 1196, ADS 6650, HIP 40167) obtenue le 15 décembre 2000 par notre groupe avec

ADONIS. Les 4 composantes du système sont bien visibles : (ρ = 0”.33,θ = 68

) pour le

couple CD (sur la partie gauche) et (ρ = 0”.86, θ = 78

) pour le couple AB (sur la partie

droite). En fait, la composante D de système avait été détectée seulement quelques mois

auparavant avec le système d’optique adaptative du télescope CFHT (Canada-France Hawaii

Telescope), parHutchings et al.(2000). L’existence de ce compagnon était proposée depuis

plusieurs années pour expliquer les irrégularités du mouvement orbital de la composante C

autour du système AB, et par l’analyse de l’orbite spectroscopique de C. Hutchings et al. ont

attribué le type spectral M2V à ce compagnon D. Comme la masse de cette composante D est

très élevée, il pourrait même s’agir d’une autre étoile double, formée de deux étoiles naines

de type M. Rappelons que les étoiles M ont une faible luminosité dans le domaine visible, et

sont plus lumineuses dans le proche infra-rouge. C’est ce qui explique la non-détection de la

composante D avec PISCO et par tous les autres observateurs dans le domaine visible.

FIG. IV.10: Images en optique adaptative de HIP 730, 5165, 22550, 22607, 30953 et 42913 obtenues en dé-cembre 2000. avec ADONIS sur le télescope de 3.6 m de l’ESO. Même champ (6".4×6".4) et même orienta-tion que Fig.I.8(Nord vers le bas, Est à gauche).

Etude de l’échantillon complet

En utilisant les méthodes d’ajustement de profils de Moffat et d’analyse de Fourier

dé-crites en Sect.II.1.4, nous avons obtenu de nouvelles mesures de la position des composantes

des systèmes multiples observés avec ADONIS. Ces mesures ont des incertitudes de l’ordre

de 0".008 et 0

.8 pourρetθ, qui sont donc légèrement supérieures à celles que ce que nous

obtenons avec PISCO (voir Fig. IV.4). Ceci est dû à la meilleure précision de la calibration

de PISCO, et au bruit assez élevé des images obtenues en optique adaptative.

0 0.5 1 1.5 2 0 1 2 3 ρ(") ∆ m (mag) J filter H filter K filter -0.5 0 0.5 1 0 0.5 1 1.5 H-K J-K Primary star Companion Standard MS star Standard giant star

HIP 15382 B B1 A7 F2 G3 K0 K3 M1

FIG. IV.11: Mesures des étoiles doubles observées en optique adaptative. A gauche : différence de magnitude entre les deux composantes mesurée enJ (+bleu),H (×vert), etK (⊕rouge), en fonction de la séparation angulaire. A droite : indices de couleur infra-rouge des composantes stellaires individuelles : primaires (cercles bleus) et compagnons (carrés bleus). Des étoiles standard ont été rajoutées à ce graphe pour comparaison : séquence principale (carrés pleins noirs) et étoiles géantes (disques rouges). D’aprèsLampens et al.(2012).

Nos mesures photométriques nous ont permis de déterminer les magnitudes J, H, K et

les indices de couleur infra-rouge de 54 étoiles constituant ces systèmes. Les valeurs obtenues

sont proches des indices de couleur des étoiles individuelles (voir Fig.IV.10).

Notre étude apporte ainsi de nouvelles mesures des systèmes multiples observés et des

contraintes sur les types spectraux de leurs composantes (Lampens et al.,2012). Elle permet

de compléter notre connaissance de ces systèmes dont l’orbite et la parallaxe sont connues

avec une assez bonne précision et qui seront l’objet d’une attention particulière dans l’avenir.

En effet, du fait de leur proximité avec le Soleil, il est probable que des planètes seront bientôt

découvertes dans ces systèmes.

IV.4 Etude de binaires spectroscopiques