Les étoiles T Tauri et les étoiles Herbig Ae/Be
- Introduction
- Étoiles T Tauri : T Tau - RY Tau - DR Tau
- Étoiles Herbig Ae/Be : AB Aur - V380 Ori
- Présentation : Mesures Largeurs équivalentes (EWs)
- Sources
Introduction
Les étoiles T Tauri et les étoiles Herbig Ae/Be sont de jeunes étoiles, en cours d'évolution et de contraction, généralement associées à des nébulosités et/ou des disques d'accrétion. Se situant à un stade d'évolution antérieur à celui de la séquence principale, elles ont été nommées étoiles de pré-séquence principale (PMS - pre-main sequence). En raison des interactions avec la matière environnante (nuages moléculaires dans lesquelles elles se sont formées, nébuleuses par réflexion, obscures ou en émission), elles montrent une variabilité irrégulière se manifestant par de brusques changements de magnitude et, pour la plupart d'entre elles, émettent un remarquable spectre d'émissions dans le domaine optique.
Étoiles T Tauri
L'étude systématique des étoiles T Tauri a été initiée, en 1945, par
Alfred Joy qui les a reconnues comme
une classe distincte d'étoiles variables irrégulières en association avec des nébulosités (voir son
article :
T Tauri Variable Stars
). Dès 1958,
George Herbig redéfinit la classe des étoiles T Tauri à partir de
critères spectroscopiques, permettant une analyse plus fine et une meilleure compréhension de leurs
conditions
physiques.
Ces étoiles possèdent une faible masse ≤ 2 M☉, une luminosité comprise entre 0.1 et 2 L☉ et correspondent à un
type de
température F, G, K ou M de ∼ 3 000K à 7 000K (
Schulz
- 2005). Leur âge est estimé entre 10
5 et 10
7 ans. Elles font partie d'
associations T
, dont l'étoile T Tauri représente le prototype.
Selon leurs propriétés physiques et spectrales, elles sont divisées en :
• T Tauri classiques (CTTS - Classical T Tauri Stars) présentant un spectre d'absorption, souvent faible,
et
d'intenses
raies en émission.indiquant une accrétion à partir d'un disque circumstellaire,
• T Tauri à faibles raies (WTTS- Weak-line T Tauri Stars) présentant un spectre
normal d'absorption avec de faible émission de Hα et ne montrant aucun signe évident de disque
d'accrétion (
Schulz
- 2005;
Galli
et al. - 2015). Elles sont donc vraisemblablement à une étape ultérieure d'évolution.
• T Tauri
nues (NTTS - Naked T Tauri Stars) qui ne présentent aucun signe de disques circumstellaires (
Petrov
- 2003). Les NTTS sont désormais confondues avec les WTTS (
Schulz
- 2005).
Étoiles Herbig Ae/Be
Dans son article
The Spectra of Be- and Ae-Type Stars Associated with Nebulosity
, publié en 1960, George Herbig expose ses idées sur la recherche des étoiles chaudes de grande masse en phase
de
contraction, n'ayant pas encore atteint le stade de la séquence principale. Il est sur la piste des jeunes
étoiles de
type A et B, équivalentes
chaudes des étoiles T Tauri de faible masse qu'il a largement étudiées.
Il les dinstingue par
trois caractéristiques principales. Il analyse ensuite les spectres de 26 étoiles, dont V380 Orionis pour
laquelle il
donne les plus fortes raies en émission de λ3905 à λ6563 (Table 10). Son travail est reconnu par la communauté
scientifique
et aboutit à la définition d'une nouvelle classe d'étoiles jeunes, les étoiles
Herbig Ae / Be ainsi nommées par la suite en son honneur.
Objets de pré-séquence principale, les étoiles Herbig Ae / Be (HAeBes ou HES - Herbig emission-line stars) ont
une
masse de l'ordre de 2 à 8 M☉ (PMS intermédiaires) et une température de surface correspondant aux types de
températures
B0, A et parfois F0. Elles sont en fortes interactions avec des nébulosités qu'elles illuminent et sont parfois
accompagnées de disques circumstellaires. Leurs spectres présentent également de fortes
raies en émission.
Vents stellaires et Veiling
• L'activité intense de ces jeunes étoiles, T Tauri et Herbig, est toujours accompagnée de puissants vents
stellaires.
L'observation de profils P Cygni dans certaines raies telle que Hα indique la présence de vents qui entrainent
une perte
de masse des étoiles. Au contraire, l'observation de profils P Cygni inversés met en évidence les phases
d'accrétion
provoquées par la chute de gaz issue du disque circumstellaire.
• L'accrétion de matière (gaz, poussières) provoque un phénomène d'excès du continuum (
veiling ) dans les domaines IR, UV et optique. Cet excès vient se superposer au spectre de l’étoile
observée et
voile l'émission photosphérique en
remplissant les raies d'absorption, rendant la détermination de son type spectral plus difficile.
Pour finir
Loin de se limiter aux critères cités plus haut, la classification des étoiles T Tauri et Herbig HAeBes s'est considérablement affinée au fil des études et analyses et de l'avènement des techniques d'observations dans les domaines ultraviolets, infrarouges, millimétriques et par méthodes interférométriques (ALMA, Very Large Array par ex). Les phénomènes d'éjection de matière, de jets bipolaires, de magnétismes, de vents stellaires et de mécanisme d'accrétion sont bien mieux connus et modélisés. L'observation des disques protoplanétaires autour de ces jeunes étoiles a déjà produit de surprenantes découvertes, et en réserve sans aucun doute de nombreuses tout aussi captivantes dans un futur proche...
[Pour info : Double-cliquez sur les images pour ouvrir les spectres commentés.]
Étoiles T Tauri
T Tauri - K0IV/Ve (CTTS)
Située dans la constellation du Taureau - Mag 9.3 - 13.5 V (AASVO) - Étoile référence : 53 Tau (HD27295 - Miles) à
1°43' de distance
Magnitude estimée lors de l'acquisition : ∼ 10.5 (Visuel - AASVO)
Courbe de Planck avec T° en K (réalisé avec Visual Spec)
RY Tauri - K1IV/Ve (CTTS)
Située dans la constellation du Taureau - Mag 9.3 - 13.0 P (AASVO) - Étoile référence : 53 Tau (HD27295 - Miles) à
7°21' de distance
Magnitude estimée lors de l'acquisition : ∼ 10.04 (Filtre V - AASVO)
Courbe de Planck avec T° en K (réalisé avec Visual Spec)
DR Tauri - K5Ve
Située dans la constellation du Taureau - Mag V 10.5 (Simbad) - Étoile référence : 53 Tau (HD27295 - Miles)
7°42' de
distance
Magnitude estimée lors de l'acquisition : ∼ 12.3 (Visuel - AASVO)
Courbe de Planck avec T° en K (réalisé avec Visual Spec)
Source pour l'identification des raies spectrales : High Resolution Spectroscopy of DR Tauri de Immo Appenzeller, Alfred Reitermann, Otmar Stahl paru en 1998 dans APublications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol.100, p.815 (NASA / ADS).
Étoiles Herbig Ae / Be
AB Aurigae - A0Ve
Située dans la constellation du Cocher - Mag 6.9 - 8.4 V (AASVO) - Étoile référence : 53 Tau (HD27295 - Miles)
12°28'
de distance
Magnitude estimée lors de l'acquisition : ∼ 7.1 (Visuel - AASVO)
Courbe de Planck avec T° en K (réalisé avec Visual Spec)
Source pour l'identification des raies spectrales : A spectral atlas of the Herbig AE star AB Aurigae de Thomas Bohm et Carlos Catala, paru en 1993 dans Astronomy and Astrophysics, Suppl. Ser., Vol. 101, p. 629-672 (NASA / ADS).
V380 Orionis - A1e
Située dans la constellation d'Orion - Mag 10.9 V (Simbad) - Étoile référence : HD41692 (Miles) à 7°56' de distance
Mesures Largeurs équivalentes (EWs)
Bien que l'Alpy 600 soit un spectroscope de basse résolution (R ≈ 600 à 650 nm et R ≈ 400 à 450 nm), voici des
mesures
de largeurs équivalentes (
Equivalent Widths - EWs) de la raie Hα λ6563 Å en émission, des étoiles T Tauri, RY Tauri et V380 Ori. Ces
mesures
ont été effectuées dans un but
ludique et aussi par curiosité : pour voir si mes acquisitions spectrales
collaient un tant soit peu avec des résultats obtenus par les professionnels de l'astronomie...
Les acquisitions des différents spectres ont été obtenues avec Artémis Capture, un C8 à FD 10, l'Alpy et
une CCD
Atik 314 L. Le traitement a été réalisé avec le logiciel de Christian Buil
Isis
(brutes, offsets, darks, flats et lampe de calibration) en utilisant l'étalonnage spectral
Loi de dispersion calculée (Onglet Général). Les profils spectraux n'ont reçu aucune correction
(l'extinction est pourtant bien présente dans les zones imagées). Cela pourrait faire l'objet d'une
future
manip...
Les scripts des mesures sont écrits en Python. J'ai d'abord utilisé un
script de
normalisation
du continuum à 1, obtenu sur le site
ESAC Python Workshop, puis une
routine de calcul de la largeur équivalente et de la FWHM developpée par Drew Sobczak de
l'
University of Illinois at Chicago. Le script des
courbes gaussiènnes utilisées pour le calcul de la largeur à mi-hauteur des raies (
Full Width at Half Maximum - FWMH) provient du site de la librairie
LMFIT. Les résultats, largeur équivalente (notée
W
λ) et largeur à mi-hauteur, sont exprimés en angströms (Å).
Voici une synthèse des résultats :
• EW de T Tauri observé |
W
Hα| = 78.03 Å / Reipurth et al. 1996 :
W
Hα = 71.8 Å,
• EW de RY Tauri observé |
W
Hα| = 11.04 Å / Ismailov et al. 1987 :
W
Hα entre 6.7 et 22.6 Å,
• EW de V380 Orionis observé |
W
Hα| = 72.92 Å / Rossi et al. 1999 :
W
Hα entre 78 et 90 Å.
Les mesures effectuées gardent une
certaine cohérence, les valeurs étant tout de même approchantes. (différence de ∼ 8.7% pour T Tauri).
Les résultats des mesures EWs effectuées par
Ismailov et al. ou par
Rossi et al. mettent en évidence la variabilité importante et parfois rapide de l' émission Hα de RY
Tauri et de
V380 Ori.
Les Sources : ouvrages, textes
Les Livres
- • From Dust to Stars - Studies of the Formation and Early Evolution of Stars
- Norbert S. Schulz - Springer 2005 - ISBN 3-540-23711-9
- • The Astrophysics of Emission-Line Stars
- Tomokazu Kogure, Kam-Ching Leung - Springer 2007 - ISBN 0-387-34500-0
- • Stellar Spectral Classification
- Richard O.Gray, Christopher J.Corbally - Princeton Univerty Press 2009 - ISBN 970-0-691-12510-7
- • Spectral Atlas for Amateur Astronomers (A Guide to the Spectra of Astronomical Objects and Terrestrial Light Sources)
- Richard Walker - Cambridge University Press 2017 - Online ISBN 9781316694206
Les Publications
• Étoiles T Tauri
- • T Tauri Variable Stars
- Alfred H. Joy - Astrophysical Journal, vol. 102, p.168 - 1945
- Le texte sur NASA/ADS
- • The Properties and Problems of T Tauri Stars and Related Objects
- George H. Herbig - Advances in Astronomy and Astrophysics, Volume 1., Edited by Zdenêk Kopal. ISBN: 978-1-4831-9919-1, p.47-103 - 1962
- Le texte sur NASA/ADS
- • Les étoiles T Tauri
- Roger Cayrel - Revue L'Astronomie, Vol. 77, p.229 - 1963
- Le texte sur NASA/ADS
- • The definition of T Tauri and Herbig Ae/Be stars
- Ulrich Bastian, Ulrich Finkenzeller, Carlos Jaschek, Mercédès Jaschek - Astronomy and Astrophysics (ISSN 0004-6361), vol. 126, no. 2 - 1983
- Le texte sur NASA/ADS
- • Accretion Disks around T Tauri Stars. II. Balmer Emission
- Gibor Basri et Claude Bertout - Astrophysical Journal v.341, p.340 - 1989
- Le texte sur NASA/ADS
- • T Tauri Stars
- Plamen P. Petrov - Astrophysics (English translation of Astrofizika), v. 46, Issue 4, p. 506-529 - 2003
- Le texte sur NASA/ADS
- • An Optical Spectroscopic Study of T Tauri Stars. I. Photospheric Properties
- Gregory J. Herczeg et Lynne A. Hillenbrand - The Astrophysical Journal, Volume 786, Issue 2, article id. 97, 32 pp - 2014
- Le texte sur NASA/ADS
- • Evolution of the T Tauri star population in the Lupus association
- P. A. B. Galli, C. Bertout, R. Teixeira et C. Ducourant - Astronomy & Astrophysics, Volume 580, A26 - 2015
- Le texte sur le site AANDA
- • Orbits in the T Tauri triple system observed with SPHERE
- R. Köhler, M. Kasper, T. M. Herbst, T. Ratzka et G. H.-M. Bertrang - Astronomy & Astrophysics, Volume 587, A35 - 2016
- Le texte sur le site AANDA
• Étoiles Herbig Ae/Be
- • The Spectra of Be- and Ae-Type Stars Associated with Nebulosity
- George H. Herbig - Astrophysical Journal Supplement, vol. 4, p.337 - 1960
- Le texte sur le site NASA/ADS
- • The Herbig Ae/Be stars associated with nebulosity
- Ulrich Finkenzeller et Reinhard Mundt - Astronomy and Astrophysics, Suppl. Ser., Vol. 55, p. 109-141 - 1984
- Le texte sur le site NASA/ADS
- • On the nature of the Herbig Be star V 380 Orionis
- C. Rossi, L. Errico, M. Friedjung, F. Giovannelli, G. Muratorio, R. Viotti et A. Vittone - Astronomy and Astrophysics Supplement, vol. 136, p.95-105 - 1999
- Le texte sur le site NASA/ADS
- La Liste des Raies en émission (Onglet FTP) : sur le site CDS / VizieR
- • Magnetism and binarity of the Herbig Ae star V380 Ori
- E. Alecian, G.A. Wade, C. Catala, S. Bagnulo, T. Böhm, J.-C. Bouret, J.-F. Donati, C.P. Folsom, J. Grunhut et J.D. Landstreet - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 400, Issue 1, p.354–368 - 2009
- Le texte sur le site Oxford Academic