Binaires spectroscopiques

1. Présentation générale

En collaboration avec Jean-Michel Carquillat et Nicole Ginestet, j'ai étudié un grand nombre de binaires spectroscopiques. Ces objets sont des systèmes binaires découverts comme tels grâce à la spectroscopie. En effet la présence d'un compagnon orbitant autour d'une étoile cause une variation périodique de sa vitesse radiale (composante de sa vitesse perpendiculaire au plan du ciel) , que l'on peut détecter en spectroscopie. Ces variations sont d'autant plus importantes que les composantes sont massives et proches l'une de l'autre, et que le plan de l'orbite est incliné par rapport au plan du ciel.
A partir des mesures des vitesses radiales des deux composantes (BS2), ou d'une seule, lorsque la seconde n'est pas détectée (BS1),  il est possible d'en déduire les paramètres orbitaux du système et des contraintes sur les masses. Dans cette détermination, il reste un paramètre inconnu: l'inclinaison du plan de l'orbite. Dans le cas particulier où l'on peut mesurer cette inclinaison de façon indépendante (cas où le système est aussi une binaire visuelle ou à éclipses), on peut accéder à la valeur des masses individuelles avec une grande précision.

 C'est d'ailleurs l'augmentation de la précision des mesures de vitesses radiales qui a permis la détection des premières exo-planètes, en utilisant ce même principe. L'équipe ``Binaires spectroscopiques'' de l'Observatoire Midi-Pyrénées a un long passé, avec de nombreuses observations, d'abord avec des spectres enregistrés sur des plaques photographiques, puis avec le spectrographe CORAVEL du télescope suisse de 1 m de l'OHP, qui  intègre la corrélation entre le spectre des étoiles et un masque (Figure 1) permettant ainsi une mesure directe de leurs vitesses radiales. Cette équipe se réduit au fil des ans par des départs à la retraite, et sauf recrutement imprévu (et improbable), ce thème de recherche devrait disparaître de l'OMP dans quelques années.

Afin de publier toutes ces observations, qui représentent un effort collectif très important, je travaille avec cette équipe depuis quelques années, en révisant certains programmes de calculs d'orbites ou en écrivant de nouveaux, pour faciliter le traitement des données et la préparation des articles.

Pour plus de détails, consultez les documents suivantes:

 Tableau des élements orbitaux

Courbes des orbites obtenues et résidus correspondants

Publications auxquelles j'ai participé
 

2. Exemples de traitement: cas du système triple HD 71119

Fig. 1. Exemple de trace de corrélation obtenue pour HD 71119 avec le CORAVEL de l'OHP. Deux composantes A et B de la binaire sont détectées ici. Le pic le plus profond (à gauche) correspond à la primaire A, et celui de droite à la secondaire B. Deux courbes de Gauss sont ensuite ajustées à ces pics: la position du centre correspond à la valeur des vitesses radiales des deux composantes à cet instant (ici -33 km/s pour la primaire et +22 km/s pour la secondaire).

Fig.2. HD 71119: après ajustement des vitesses radiales des deux composantes (cercles noirs pour la primaire A , cercles blancs pour la secondaire B) avec un premier modèle à deux corps, les résidus montrent des oscillations. Elles trahissent la présence d'un 3ème corps C, qui tourne autour de A et B, sur une orbite à plus longue période. Un modèle à 3 corps est donc nécessaire pour rendre compte des observations de cet objet.

Fig. 3. Modèle orbital (hiérarchique à trois corps) ajusté aux courbes des vitesses radiales des deux composantes A et B de HD 71119.

Fig. 4. HD 71119: modèle orbital (hiérarchique à trois corps) ajusté aux résidus de la vitesse du système interne formé par A et B.