BW Vul: une étoile à "voir" pulser !

[Olivier Thizy]

Bonjour,


Retour d'une mission "spectro" au pic du Midi avec pas mal de résultats encore à dépouiller. En attendant, j'ai quand même fait une petite animation des images brutes des spectres echelle de BW Vul:

http://thizy.free.fr/BWVul-anim20080726.gif


On voit tout d'abord la forme "echelle" du spectre. Il s'agit d'un type de spectro très utilisé actuellement par les pros (Elodie puis Sophie au T193 de l'OHP, MuSiCoS puis Narval au TBL du pic du Midi, etc...) car elle permet d'avoir de la résolution et du champ spectral en "repliant" le spectre sur le capteur CCD. Là, j'ai fait un zoom sur une zone avec H-alpha, le doublet du sodium, une raie HeI, etc...

Sur l'animation, on peut clairement voir les raies du Sodium qui ne bougent pas; il s'agit en fait du Sodium interstellaire et ces raies ne bougent pas sur une nuit par rapport à nous. Elles peuvent être décalées selon notre déplacement (ie: mouvement de la Terre autour du Soleil) ou selon leur propre mouvement; mais elle restent à la même place sur une nuit.

Idem pour la série de raies liées à l'atmosphère en bas à droite de l'animation. Ces raies sont liées à l'absorption par notre propre atmosphère et sont donc fixes.

A droite du doublet du Sodium, on apperçoit une raie de l'hélium HeI. Un peu plus bas, une raie plus large d'hydrogène H-alpha. D'autres raies sont visibles sur l'images. Elles se déplacent vers la gauche puis reviennent vers la droite. C'est le signe d'expansion puis de contraction de l'atmosphère de l'étoile sur une période de 4h45 environ.

La courbe (faite très vite pendant la nuit d'observation, en mesurant à peu près la raie d'hélium) montre les vitesses relatives et on voit une très forte variation (80km/sec) en moins de 15min! Surprenant et très fun à voir en direct... Il y a des heures de travail à venir pour analyser tout cela!

A noter un large dédoublement des raies puis un dédoublement plus faible. Ces dédoublement seraient liées à des chocs violents dans l'atmosphère de l'étoile. Bref, elle se prend une grosse baffe et une plus petite... ce toutes les 4h45!!! :-)

C'est assez bien expliqué dans la lettre N°20 de l'OHP: http://www.obs-hp.fr/www/lettre-ohp/no-20/no-20.pdf
Mais je ne suis toutefois pas sur de tout comprendre, notamment ce que sont les k-mécanismes... ???


L'observation a été faite avec un spectro echelle mais un Lhires III avec un réseau de 1200tt/mm devrait pouvoir donner des résultats similaires mais sur une raie. Je choisirais plutôt la raie de l'hélium de par la présence à côté du doublet du Sodium qui donne un repère fixe intéressant. Mais comme on le voit sur l'animation, il y a pas mal d'autres raies à étudier.

Sinon, nous avons fait qques photos du pic du Midi et d'ambiance, à voir sur:
http://flickr.com/photos/vdesnoux/sets/72157594529249909/detail/

Vue 360° interactive de la salle de ctrl du T60:
http://www.fieldofview.com/flickr/?page=photos/vdesnoux/2701024761&tags=equirectangular

Le ciel de nuit:
http://www.fieldofview.com/flickr/?page=photos/vdesnoux/2701841882&tags=equirectangular

vue du pic d'en haut:
http://www.fieldofview.com/flickr/?page=photos/vdesnoux/2689662834


Cordialement,

Olivier Thizy
Solution pour Spectroscopie et Asservissement de coupoles/abris
http://www.shelyak.com/fr/

[ArthurDent]

Super boulot !

Le \kappa-mechanisme, aussi appelé "Eddington valve" (soupape d' Eddington) , si j' ai bien compris, est un cycle thermodynamique qui fonctionne de la façon suivante :

Il faut imaginer un mécanisme qui permette à l' atmosphère de l' étoile d' osciller. Eddigton a eu l' idée de proposer un truc qui régule les fuites de chaleur (la chaleur venant de l' intérieur de l' étoile) à la façon d' une soupape : Accumuler de l' énergie pendant la compression, s' en débarasser pendant l' expansion.

On suppose que l' opacité augmente avec la compression pour un certain domaine.

* Pendant la phase de compression, l' opacité augmente, ce qui accumule de l' énergie (venant de l' intérieur de l' étoile) dans la couche en compression, et a tendance à contrer la compression pour finalement amorcer une expansion.
* Pendant l' expansion, l' opacité de la couche diminue, ce qui accélère l' évacuation de l' énergie accumulée pendant la compression, et donc ralentit l' expansion, puis amorce le cycle de compression suivant.

En général, l' hypothèse de départ n' est pas vérifiée (l' opacité diminue avec la température plus vite qu' elle n' augmente avec la densité, donc l'opacité diminue quand la compression augmente), mais dans les zones d' ionisation, (H et He) l' énergie augmente beaucoup moins la température que d' habitude, et l' hypothèse de départ est vérifiée.

[gabal]

Passionnant ! merci.
Encore une belle observation à faire avec un spectro.

[Franck34]

Whaou ! jamais vu tout ça auparavant ! c'est hallucinant.
Cette acquisition a été faite avec le T60 ?

[Olivier Thizy]

Whaou ! jamais vu tout ça auparavant ! c'est hallucinant.
Cette acquisition a été faite avec le T60 ?


Bonjour,


tout à fait, cela a été réalisé sur le T60 du Pic du Midi mais avec un spectro echelle prototype que nous devrions commercialiser à la fin de l'année.

La technologie echelle permet d'avoir une grande résolution (ici, le pouvoir de résolution est mesuré à R=10000 environ) sur un grande plage spectrale (nous arrivons à plus de 2500A de domaine spectral; après, la résolution chute assez vite sur les bords). C'est la technologie qui est utilisée dans la plupart des spectro professionnels (Elodie, Harps, Narval, etc...).

Mais quasiment la même chose pourrait être faite, en se focalisant sur une zone plus étroite du spectre, avec un Lhires III et un réseau de 1200 tt/mm.

Le spectro echelle est toutefois plus adapté au T60 car à fibre optique (donc plutôt sur un télescope à ouverture f/3.5 comme le T60; le Lhires fonctionne lui de manière optimale à f/10) et avec une fibre de 50µm (le Lhires étant plutôt optimisé pour des plus petits télescopes avec une fente à 20µm-30µm.


Au sujet du kappa mécanisme, voici ce que m'a répondu Philippe Mathias sur ce sujet (complexe!):
Pour le kappa-mecansime: il s'agit d'un phenomene liee a la variation de l'opacite des gaz dans une couche situee ni trop haute (pour eviter les phenomenes de dilution) ni trop basse (pour ne pas amortir l'effet). En gros, lors de la compression, de l'energie est stockee sous forme potentielle via l'ionisation d'un element particulier (H, He ou, pour les beta Cepeheides en particulier, les elements metalliques, et plus specialement le Fer), et cette energie est relachee lors de l'expansion avec juste ce qu'il faut pour entretenir le mouvement de pulsation.

Voir l'article A&A 426, 687–693 (2004) en référence.



Cordialement,
Olivier Thizy
Solution pour Spectroscopie et Asservissement de coupoles/abris
http://www.shelyak.com/fr/

[Franck34]

Ca c'est de l'explication qui tue !

Par contre pour le spectro echelle, vous avez une idée du tarif ?

[Olivier Thizy]

Ca c'est de l'explication qui tue !

Par contre pour le spectro echelle, vous avez une idée du tarif ?


Oui mais contactes moi en privé (olivier.thizy@shelyak.com) car ce n'est pas vraiment la place ici pour en discuter. C'est en tout cas le premier spectrographe echelle industriel avec un système complet pour l'astronomie (bonnette sur le télescope, fibre optique, spectro echelle proprement dit, système de calibration à base de Thorium-Argon, etc...).


Au passage, je viens de passer pas mal de temps à me creuser la tête car je voyais des raies que je n'arrivais pas à identifier sur le spectre d'une étoile O9.5V... pour me rendre compte que ce sont des raies interstellaires. En fait, plutôt des bandes car plus larges que les raies interstellaires du Sodium qui elles sont très très fines. Sinon, les raies HeI de ce type d'étoiles sont vraiment très larges... cool!


Cordialement,
Olivier Thizy
Solution pour Spectroscopie et Asservissement de coupoles/abris
http://www.shelyak.com/fr/

[Olivier Thizy]

Bonjour,


Profitant d'être à l'OHP pour le stage Spectro (voir: http://www.astrosurf.com/thizy/ohp2008/ohp2008.htm), j'ai vu un astronome professionnel qui travaille actuellement sur cette étoile et qui a eu la gentillesse de m'expliquer un peu ce qui se passe. Je vais essayer de résumé avec mes mots... en espérant avoir bien compris! :-)

L'analogie à utiliser au départ est celle de l'eau dans une casserolle. La chaleur du réchaud sert au départ à élever la température mais arrivée à 100°C (au bord de mer!), le thermomètre reste à 100°C... alors que le réchaud continue à chauffer. La chaleur supplémentaire sert à casser les molécules d'eau qui s'évacuent en vapeur.

Dans une étoile pulsante, la compression de l'étoile par la gravité casse les atomes qui s'ionisent, ce plutôt dans les couches d'hydrogène et d'hélium. Ces couches sont plus au coeur de l'étoile (pas dans l'atmosphère) mais on en voit l'impact dans la photosphère avec notre spectro.

A partir d'un moment, la compression fait un rebond, les couches se refroidissent et les atomes se recomposent mais un ion H+ se recompose avec deux électrons en formant un atome H et un électron qui a une forte énergie cinétique qui va de nouveau rechauffer le gaz. C'est à priori cela qui se nomme le kappa mécanisme.

La différence avec BW Vul est que ce mécanisme se produit dans les couches du Fer. Elle a juste la bonne température pour avoir ce mode de pulsation dans cette couche. Et c'est assez violent en fait, les vitesses étant plusieurs fois celles du son.


Le dédoublement des raies est livé au fait qu'une raie d'absorption est formée en fait de plusieurs raies à des couches différentes de la photosphère. Hors avec la pulsation, il y a des moments ou un couches est en train de monter alors qu'une autre descend... d'où des décalages Doppler classiques qui déforment voir dédoublent les raies.

Avec un pouvoir de résolution de R=10000 du spectro echelle Shelyak, et le T60 du pic du midi, on a une résolution et un signal/bruit suffisant pour voir ce mécanisme. Je pense qu'on peut faire pareil, mais sur une seule raie, avec le Lhires III.

Ce qui est très intéressant, c'est que ces mécanismes ont été compris il n'y a pas si longtemps et que des articles pro sur BW Vul sortent encore... il y a encore des choses à observer et découvrir!


Olivier Thizy
Solution pour Spectroscopie et Asservissement de coupoles/abris
http://www.shelyak.com/fr/