Quand deux étoiles tournent ensemble

Puisque notre système solaire a un seul étoile en son cœur, il est logique de supposer que toutes les étoiles se forment indépendamment et voyagent seules dans la galaxie. Cependant, il s'avère qu'environ un tiers (ou peut-être même plus) de toutes les étoiles naissent dans notre galaxie (et dans d'autres galaxies) existent dans des systèmes à étoiles multiples. Il peut y avoir deux étoiles (appelées binaires), trois étoiles, voire plus.

Les binaires (deux étoiles en orbite autour d'un centre de masse commun) sont très communs dans le ciel. La plus grande des deux étoiles dans un tel système est appelée étoile primaire, tandis que la plus petite est l'étoile compagnon ou secondaire. L'un des binaires les plus connus du ciel est l'étoile brillante Sirius, qui a un compagnon très sombre. Un autre favori est Albireo, qui fait partie de la constellation du Cygne, le Cygne. Les deux sont faciles à repérer, mais il nécessite un télescope ou des jumelles pour voir les composants de chaque système binaire.

Le terme système d'étoiles binaires ne doit pas être confondu avec le terme double étoile. Ces systèmes sont généralement définis comme deux étoiles qui semblent interagir, mais qui sont en réalité très éloignées l'une de l'autre et n'ont aucune connexion physique. Il peut être déroutant de les distinguer, surtout à distance.

Il peut également être assez difficile d'identifier les étoiles individuelles d'un système binaire, car l'une ou les deux étoiles peuvent être nonoptique (en d'autres termes, pas particulièrement brillant en lumière visible). Cependant, lorsque de tels systèmes sont trouvés, ils entrent généralement dans l'une des quatre catégories suivantes.

Comme son nom l'indique, les binaires visuels sont des systèmes dans lesquels les étoiles peuvent être identifiées individuellement. Fait intéressant, pour ce faire, il est nécessaire que les étoiles ne soient "pas trop brillantes". (Bien sûr, la distance par rapport aux objets est également un facteur déterminant s'ils seront résolus individuellement ou pas.) Si l'une des étoiles est de haute luminosité, alors sa luminosité "étouffera" la vue de la un compagnon. Cela le rend difficile à voir. Les binaires visuels sont détectés avec des télescopes, ou parfois avec des jumelles.

Dans de nombreux cas, d'autres binaires, comme ceux énumérés ci-dessous, peuvent être considérés comme des binaires visuels lorsqu'ils sont observés avec des instruments suffisamment puissants. Ainsi, la liste des systèmes de cette classe ne cesse de s'allonger à mesure que de plus en plus d'observations sont faites avec des télescopes plus puissants.

La spectroscopie est un outil puissant en astronomie. Il permet aux astronomes de déterminer diverses propriétés des étoiles simplement en étudiant leur lumière dans les moindres détails. Cependant, dans le cas des binaires, la spectroscopie peut également révéler qu'un système stellaire peut, en fait, être composé de deux étoiles ou plus.

Comment cela marche-t-il? Alors que deux étoiles tournent en orbite, elles se déplacent parfois vers nous et s'éloignent de nous à d'autres. Cela entraînera leur lumière être blueshifted ensuite redshifted à plusieurs reprises. En mesurant la fréquence de ces changements, nous pouvons calculer des informations sur leur paramètres orbitaux.

Parce que les binaires spectroscopiques sont souvent très proches les uns des autres (si proches que même un bon télescope ne peut pas les "séparer", ils sont rarement aussi des binaires visuels. Dans les cas étranges qu'ils sont, ces systèmes sont généralement très proches de la Terre et ont de très longues périodes (plus ils sont éloignés, plus il leur faut de temps pour orbiter autour de leur axe commun). La proximité et les longues périodes facilitent la détection des partenaires de chaque système.

Les binaires astrométriques sont des étoiles qui semblent être en orbite sous l'influence d'une force gravitationnelle invisible. Souvent, la deuxième étoile est une source très faible de rayonnement électromagnétique, soit une petite naine brune ou peut-être une très vieille étoile à neutrons qui a filé sous la ligne de mort.

Les informations sur "l'étoile manquante" peuvent être vérifiées en mesurant les caractéristiques orbitales de l'étoile optique. La méthodologie de recherche des binaires astrométriques est également utilisée pour trouver des exoplanètes (planètes en dehors de notre système solaire) en recherchant des "oscillations" dans une étoile. Sur la base de ce mouvement, les masses et les distances orbitales des planètes peuvent être déterminées.

Dans les systèmes binaires à éclipses, le plan orbital des étoiles est directement dans notre champ de vision. Par conséquent, les étoiles passent devant elles en orbite. Lorsque l'étoile du gradateur passe devant l'étoile plus brillante, il y a un "creux" significatif dans la luminosité observée du système. Ensuite, lorsque l'étoile dimmer se déplace derrière l'autre, il y a une baisse de luminosité plus petite, mais toujours mesurable.

Sur la base de l'échelle de temps et de l'amplitude de ces creux, les caractéristiques orbitales, ainsi que des informations sur les tailles et masses relatives des étoiles, peuvent être déterminées.

Les binaires à éclipses peuvent également être de bons candidats pour les binaires spectroscopiques, bien que, comme ces systèmes, ils soient rarement, voire jamais, considérés comme des systèmes binaires visuels.

Les étoiles binaires peuvent en apprendre beaucoup aux astronomes sur leurs systèmes individuels. Ils peuvent également donner des indices sur leur formation et les conditions dans lesquelles ils sont nés, car il devait y avoir suffisamment de matériel dans la nébuleuse de naissance pour que les deux se forment et ne se perturbent pas. De plus, il n'y avait probablement pas de grandes étoiles "sœurs" à proximité, car celles-ci auraient "mangé" le matériel nécessaire à la formation des binaires. La science des binaires est toujours un sujet très actif dans la recherche en astronomie.

Édité et mis à jour par Carolyn Collins Petersen.