Moteurs de pulsation

Une étoile variable pulsante intrinsèque, Céphéide ou RR lyrae, se dilate et se contracte au cours du temps de manière non sinusoidale. Cela entraîne une variation de la magnitude apparente de l'étoile. On peut la mesurer au cours du temps : il s'agit d'une courbe de lumière.

Voici la courbe de lumière de δ Céphée établie à partir des données en provenance de la Lunette Charlois à l'OCA :

Nous pouvons remarquer une lente contraction suivie d'une brusque dilatation. Tout d'abord et sous l'effet de la gravitation, l'étoile entre en contraction et son diamètre va diminuer. La diminution du diamètre entraîne une baisse de luminosité et donc une augmentation de la magnitude. (partie 1 de la courbe)

La contraction des couches de l'étoile entraîne également une augmentation de la densité de la matière et une augmentation de la température : c'est la transformation de l'énergie mécanique en énergie thermique ; par conséquent la température finit par atteindre la valeur de la température d'ionisation du gaz.

Mais comme la contraction continue, il y a encore un apport d'énergie mécanique qui va se transformer en énergie d'ionisation la température restant globalement constante; l'opacité K du gaz va donc croître et donc les photons émis par l'étoile vont se retrouver piégés. Puis les couches de l'étoile supérieures (couches atmosphériques) vont finir par atteindre et rebondir sur les couches plus basses dites "subphotosphériques" qui sont beaucoup plus denses.
Cela entraîne donc un phénomène d'expansion pendant lequel la diamètre de l'étoile va croître et donc sa magnitude va diminuer (partie 2 de la courbe). Ce phénomène est bien plus rapide que le phénomène de contraction car l'expansion se fait de manière très brutale.

Pendant l'expansion la pression de radiation va être très élevée et va s'ajouter à la pression des gaz ionisés ce qui va relancer le mouvement de pulsation . Il y a donc une brusque libération des photons piégés par les gaz opaques ce qui provoque l'importante augmentation de la luminosité de l'étoile.

Le diamètre de l'étoile ayant augmenté de manière importante la force de gravité finit par relancer le mouvement de contraction de l'étoile. La pulsation périodique stellaire est donc entretenue.