Les astronomes résolvent le mystère des étoiles céphéides
Une équipe d'astronomes du Chili et de Pologne sont parvenus à mesurer avec précision une céphéide, membre d'une classe d'étoiles pulsantes et variables plus brillantes et plus grandes que le Soleil, mais qui constituaient un mystère pour les scientifiques depuis leur découverte au XVIIIe siècle. Les chercheurs expliquent que les résultats permettront de déterminer la masse de ces étoiles. L'étude a été financée en partie dans le cadre du projet OGLE («The optical gravitational lensing experiment»), soutenu par le Conseil européen de la recherche. Les étoiles variables de type céphéide classique, généralement appelées céphéides, se dilatent et se contractent comme les autres types d'étoiles, avec un cycle complet qui dure entre quelques jours et plusieurs mois. La durée nécessaire pour que la brillance de l'étoile augmente puis décline est plus longue pour les étoiles les plus lumineuses et plus courte pour les étoiles à plus faible luminosité. Grâce à cette relation remarquablement précise, l'étude des céphéides est l'un des moyens les plus efficaces pour mesurer les distances des galaxies proches et de là, définir l'échelle des distances de tout l'Univers. Malheureusement, malgré leur importance, on ne comprend pas tout des céphéides, et les calculs de leur masse dérivés de la théorie des étoiles pulsantes donnent des valeurs très imprécises. Une équipe d'astronomes, menée par Grzegorz Pietrzynski de l'Universidad de Concepción, au Chili et de l'Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, en Pologne, a mesuré la masse d'une céphéide avec une précision beaucoup plus grande que toutes les estimations antérieures en utilisant un spectromètre HARPS, qui utilise la vitesse radiale pour réaliser les mesures, monté un télescope de 3,6m situé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO (Observatoire européen austral) au Chili. «Ce nouveau résultat nous permet de voir immédiatement laquelle des deux théories concurrentes utilisées pour estimer la masse des céphéides est correcte», s'exclame le Dr Pietrzynski. Pour résoudre ce mystère sur la masse de ces étoiles, les astronomes avaient besoin de découvrir une étoile double contenant une céphéide et dont l'orbite pouvait être vue par la tranche depuis la Terre. Dans ces cas, connus sous le nom de binaires à éclipses, la luminosité des deux étoiles faiblit lorsqu'une des deux composantes passe devant l'autre et à nouveau quand elle passe derrière l'autre. En observant de telles paires, les astronomes peuvent déterminer les masses des étoiles avec une grande précision. Malheureusement, ni les céphéides, ni les binaires à éclipses ne sont assez fréquentes, de sorte que la chance de trouver une telle paire inhabituelle semble très faible. Pourtant, les chercheurs ont eu beaucoup de chance, comme l'explique un membre de l'équipe, Wolfgang Gieren de l'Universidad de Concepción: «Très récemment, nous avons effectivement trouvé le système d'étoiles doubles que nous espérions parmi les étoiles du grand nuage de Magellan. Il contient une étoile variable de type céphéide avec des pulsations tous les 3,8 jours. L'autre étoile est légèrement plus grande et plus froide et ces deux étoiles parcourent leur orbite l'une autour de l'autre en 310 jours. La vraie nature binaire de l'objet a été immédiatement confirmée quand nous l'avons observé à l'aide du spectrographe HARPS à La Silla.» Les observateurs ont soigneusement mesuré les variations de luminosité de cet objet rare au cours de l'orbite de ces deux étoiles et pendant qu'elles passaient l'une devant l'autre. Ils ont également utilisé HARPS et d'autres spectrographes pour mesurer les mouvements de rapprochement et d'éloignement des étoiles par rapport à la Terre en mesurant à la fois le mouvement orbital de deux étoiles et le mouvement de va-et-vient de la surface de la céphéide lorsqu'elle se dilate et se contracte. Ces données très complètes et détaillées ont permis aux observateurs de déterminer le mouvement orbital, les tailles et les masses des deux étoiles avec une précision très élevée - dépassant de loin ce qui avait été fait avant pour une céphéide. La masse de la céphéide est maintenant connue avec environ 1% d'erreur et sa valeur s'accorde exactement avec les valeurs calculées par la théorie des pulsations stellaires. Toutefois, il a été démontré que la plus grande masse estimée par la théorie de l'évolution stellaire était largement erronée.
Pays
Chili, Pologne