Notes sur le soleil et les étoiles: l'étoile variable, Notes de Astronomie. Université des Sciences et Technologies de Lille (Lille I)
Caroline_lez
Caroline_lez10 January 2014

Notes sur le soleil et les étoiles: l'étoile variable, Notes de Astronomie. Université des Sciences et Technologies de Lille (Lille I)

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Notes d'astronomie sur le soleil et les étoiles: l'étoile variable. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Introduction, Les types d'étoiles variables.
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Le Soleil et les étoiles : Etoile variable

Les étoiles de la séquence principale sont des objets très stables. La force de gravitation, qui

tend à contracter l'astre, est exactement compensée par les forces de pression interne, qui

tendent à le dilater. C'est au moment où l'étoile devient une géante rouge que parfois l'équilibre

est rompu. Commence alors une phase d'instabilité qui se traduit par de fortes variations de

la luminosité de l'étoile.

La rupture de l'équilibre est provoquée par un phénomène complexe qui met en jeu des

variations de transparence des couches d'hélium près de la surface de l'étoile. A partir de là,

l'astre se met à connaître une succession de dilatations et de contractions contrôlées par les

forces qui assuraient auparavant l'équilibre. Lorsque la force de pression l'emporte, le volume

de l'astre augmente. Mais la gravité freine le mouvement et finit par provoquer la contraction.

Le volume de l'étoile passe alors sous sa valeur moyenne, jusqu'à ce que la pression interne

s'oppose à la contraction et réussit à provoquer une nouvelle dilatation.

Ce ne sont pas les changements de taille qui provoquent les variations de luminosité, mais ceux

de latempérature. Lorsque le volume de l'étoile est plus faible qu'en moyenne, sa température

est légèrement plus forte et la luminosité maximale. Dans le cas contraire, la température est

légèrement plus basse qu'en moyenne et la luminosité minimale. L'éclat de l'étoile change donc

de façon périodique, d'où le nom d'étoile variable.

Les types d'étoiles variables

Les deux principaux types de variables pulsantes sont les céphéides et les étoiles RR Lyrae. Ces

astres jouent unrôle central en astrophysique et nous les rencontrerons à plusieurs reprises.

Les céphéides sont des étoiles massives qui sont encore jeunes lorsqu'elles atteignent le stade

de géante rouge. Leur luminosité varie avec une période comprise entre un jour et plusieurs

semaines. La propriété remarquable des céphéides est l'existence d'une relation entre leur

luminosité moyenne et la période de leurs oscillations. Par exemple, leur luminosité moyenne

est de 1000 fois celle du Soleil pour une période de quelques jours et de 10 000 fois cette

valeur pour une période de plusieurs semaines. C'est cette relation qui fait des céphéides l'un

des outils de base de l'astrophysique.

Les étoiles RR Lyrae sont quant à elles des étoiles peu massives et vieilles. Leur période

d'oscillation est inférieure à un jour. Contrairement aux céphéides, elles ont toutes la même

luminosité moyenne, environ 100 fois celle du Soleil.

Remarquons pour finir qu'il existe d'autres types d'étoiles variables où les fluctuations de

luminosité ne sont pas dues à des pulsations. Il s'agit alors de systèmes binaires dans lesquels

deux étoiles tournent l'une autour de l'autre. Si par hasard la Terre se trouve dans le plan de

l'orbite mutuelle, chaque étoile va au cours de la révolution passer devant l'autre et cacher une

partie de sa surface. Pour l'observateur terrestre, ceci se traduit par une diminution de la

luminosité totale du couple. Ainsi l'éclat total fluctue au cours du temps et l'on parle également

d'étoile variable. Dans ce cas assez rare, l'étude des variations de luminosité peut se révéler très

utile et fournir des informations sur les deux étoiles comme la taille de leur orbite, leur

dimension ou leur masse.

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