Définition

Etoile Variable

Une étoile est dite variable lorsque sa luminosité varie dans le temps, elles sont également caractérisées par des variations de spectre et de température. Il existe plusieurs types d'étoiles variables car ces variations peuvent être dues à plusieurs facteurs. Il y a 2 grandes familles d'étoiles variables. Les étoiles variables extrinsèques dont la variation lumineuse est due à une cause externe à l'étoiles et il y a les variables intrinsèques qui regroupent la majorité des étoiles variables.

Les variables extrinsèques sont par exemples des étoiles variables géométriques, c'est en fait la plupart du temps un système d'étoile double, 2 étoiles qui sont très proches l'une de l'autre vues de la terre. On les appelle également étoiles variables à éclipses, leurs variations de luminosité n'est due qu'à ce positionnement créant une baisse de luminosité périodique.

Les variables intrinsèques ont de nombreuses natures différentes.
      Il y a les étoiles cataclysmiques qui sont généralement de vieilles étoiles s'éloignant brusquement de leur point d'équilibre thermodynamique par la suite de phénomènes physiques très violents et dont la luminosité change également violemment.
      Les étoiles éruptives ont une luminosité qui varie à cause de réactions au niveau des couches internes de l'étoile, ces variations sont dures à prévoir.
      Il y a aussi les étoiles variables par rotation qui ont une luminosité spatiale inhomogène, la rotation sur elle même renvoie donc à l'observateur une variation de luminosité.
      Et enfin il y a les étoiles variables pulsantes qui correspondent au type d'étoiles que nous avons étudié, ces étoiles présentent une variation périodique de leur volume, elles oscillent avec une vitesse radiale autour de leur point d'équilibre ce qui se traduit par une variation de leur luminosité également périodique.

Courbe de lumière d'une étoile

La courbe de lumière d'une étoile représente la variation de sa magnitude apparente en fonction du temps.
A partir de la courbe de lumière d'une étoile variable, on peut extraire toutes ses caractéristiques.

Exemple de courbe de lumière :

Mécanisme de pulsation

La stabilité globale d'une étoile résulte de l'équilibre entre deux forces: la force de pression du gaz et du rayonnement qui tend à dilater l'étoile, et la force de gravitation due à la masse de l'étoile qui tend à la contracter.
Il existe des mécanismes localisés juste sous la surface de l'étoile qui, pour des conditions bien précises de l'état physique de l'atmosphère, engendrent son oscillation.
Le Kappa-mécanisme H-He est le mécanisme central qui permet d'expliquer, l'existence et la stabilité de la pulsation des étoiles.

Quand les étoiles ont évolué depuis leur phase de grande stabilité (la séquence principale dans le diagramme Hertzsprung-Russell), elles contiennent de l'hélium dans leurs couches profondes. Elles occupent une région particulière du diagramme HR. Cette région s'appelle la bande d'instabilité, car, à ce stade de leur évolution, les étoiles sont variables. L'origine de cette instabilité est la suivante. Si, par suite d'une perturbation, l'étoile se contracte, les couches intermédiaires s'échauffent à cause de la réduction du diamètre de l'étoile. Cette augmentation de température devrait faire augmenter la pression et arrêter la contraction. Mais il se passe autre chose. C'est l'hélium qui va absorber cette énergie en s'ionisant. La contraction de l'étoile pourra donc se poursuivre, tandis que la transparence du milieu se réduit, empêchant l'énergie interne de s'évacuer facilement. La force gravitationnelle est quand même progressivement contrebalancée et, finalement, la contraction de l'étoile s'arrête. Mais alors, l'énergie accumulée sous forme d'hélium ionisé va se restituer. L'étoile va se dilater, en allant au-delà du rayon d'équilibre. Arrivé à un certain rayon, l'hélium sera redevenu neutre et le milieu stellaire transparent. La dilatation s'arrêtera et une nouvelle contraction commencera. Ce mécanisme de stockage d'énergie interne, ressemble à celui d'une masse attachée à un ressort. Quand le ressort est contracté, la masse stocke de l'énergie potentielle, qui, en se restituant, conduit à une oscillation.