Algol
Algol, Beta Persei, est une étoile multiple brillante située dans Persée. C’est la deuxième étoile la plus brillante de la constellation, après Mirfak, Alpha Persei. L’étoile est également connue sous les noms de Gorgona, Gorgonea Prima, Etoile du Démon et El Ghoul. Elle se trouve à une distance approximative de 90 années-lumière de la Terre et a une magnitude apparente qui varie entre 2,12 et 3,4.
Le nom Algol vient de l’expression arabe « raʾs al-ghūl », qui signifie la « tête de la goule » ou la « tête du démon ». Dans Persée, l’étoile représente la tête de la Gorgone Méduse, le monstre mythique à l’apparence si horrible que le simple fait de la regarder transformait les gens en pierre.
Algol, Beta Persei, image : Wikisky
Algol est l’une des étoiles variables les plus connues du ciel et un prototype pour une classe d’étoiles variables à éclipses connues sous le nom de variables Algol. C’est un système stellaire triple composé de Beta Persei Aa1, une étoile de séquence principale de classe B, Beta Persei Aa2, une sous-géante orange, et Beta Persei Ab, une étoile de classe A plus faible. Beta Persei Aa1 et Aa2 forment une paire binaire. Elles sont très proches l’une de l’autre (séparées par seulement 0,06 unité astronomique en moyenne, soit environ 1/17 de la distance entre la Terre et le Soleil) et elles tournent assez rapidement. Lorsqu’elles sont en orbite l’une autour de l’autre, les étoiles passent l’une devant l’autre, ce qui provoque des éclipses.
Algol (β Persei) est un système à trois étoiles (Algol A, B et C) dans la constellation de Persée, dans lequel la grande et brillante primaire Algol A est régulièrement éclipsée par la plus faible Algol B tous les 2,87 jours. La paire de binaires éclipsantes n’est séparée que de 0,062 unités astronomiques (UA) l’une de l’autre, si proche en fait qu’Algol A consomme lentement Algol B, moins massive, en retirant continuellement les couches externes d’Algol B. Cette animation a été assemblée à partir de 55 images de l’interféromètre CHARA dans la bande H de l’infrarouge proche, triées selon la phase orbitale. Comme certaines phases sont mal couvertes, B saute à certains endroits de sa trajectoire. La phase de chaque image est indiquée en bas à gauche. Les images sont de qualité variable, mais les meilleures ont une résolution de 0,5 milliarcseconde, soit environ 200 fois mieux que le télescope spatial Hubble. (Une milliarcseconde correspond à peu près à la taille d’un quart de la Tour Eiffel vue de New York). Les distorsions de marée d’Algol B lui donnant une apparence allongée sont facilement visibles. Les distorsions de marée entraînent également des effets d' »assombrissement par gravité », c’est-à-dire que dans un nombre significatif d’images d’Algol B, le bord ou le « membre » de l’image est en fait plus lumineux que le centre. Image : Fabien Baron, Département d’astronomie, Université du Michigan, Ann Arbor, MI 48109-1090
La luminosité d’Algol est généralement de magnitude 2,1, avec des éclipses de 10 heures de long se produisant tous les 2,867328 jours (2 jours, 20 heures et 49 minutes), lorsque la composante moins brillante Beta Persei Aa2 passe devant Beta Persei Aa1 et que la magnitude du système tombe à 3,4. Lorsque la composante la plus brillante passe devant la plus faible, une éclipse secondaire se produit, mais elle ne peut être détectée visuellement, uniquement par voie photoélectrique. Une troisième composante, beaucoup plus faible que les deux autres étoiles, a également été détectée dans le système. Elle tourne autour de la paire binaire principale tous les 1,85 ans.
Interpolation de l’orbite de Aa2 autour de Aa1 avec focalisation sur Aa1.
Photos prises avec l’interféromètre CHARA dans la bande H du proche infrarouge. Animation réalisée sur Mathematica par Simon Tyran (Yukterez, Vienne, 2.2.2016). Phases triées par Stigmatella Aurantiaca.
Un mécanisme similaire est en jeu dans d’autres types d’étoiles binaires à éclipses. Ce qui distingue les variables Algol de, par exemple, les variables Beta Lyrae et W Ursae Majoris, c’est que les étoiles de type Algol ont une forme sphérique ou légèrement ellipsoïdale. Leurs composants ne sont pas rapprochés au point de provoquer des déformations de la forme, ce qui est le cas pour les deux autres types.
Les éclipses d’Algol peuvent être observées sans télescope. On peut parfois voir la luminosité de l’étoile baisser et monter la même nuit. Deux étoiles proches, Epsilon Persei (mag. 2,88) et Almach (mag. 2,1) peuvent être utilisées comme référence pour observer la progression des éclipses.
Algol, Epsilon Persei et Almach, image : Wikisky
PARADOXE D’ALGOL
Les observations d’Algol ont conduit au paradoxe d’Algol, qui réside dans la disparité entre la masse et le stade d’évolution des deux composantes du système binaire à éclipses. Au départ, le système stellaire semblait évoluer d’une manière qui défie les croyances établies sur l’évolution stellaire.
Les études d’Algol ont remis en question la théorie selon laquelle le taux d’évolution des étoiles dépend de leur masse, ce qui signifie que, plus la masse est importante, plus l’étoile évolue rapidement hors de la séquence principale. Cela ne semble pas être le cas d’Algol. Même si les deux composants du système binaire se sont formés à peu près en même temps, l’étoile primaire, plus massive, du système est toujours sur la séquence principale, tandis que le composant secondaire moins massif a évolué vers une sous-géante.
Le système Algol tel qu’il est apparu le 12 août 2009. Il ne s’agit pas d’une représentation artistique, mais plutôt d’une véritable image bidimensionnelle avec une résolution de 1/2 milli-seconde d’arc dans la bande H de l’infrarouge proche, reconstruite à partir des données de l’interféromètre CHARA. L’aspect allongé d’Algol B et l’aspect rond d’Algol A sont réels. La forme d’Algol C, en revanche, est un artefact. Image : Dr Fabien Baron, Département d’astronomie, Université du Michigan, Ann Arbor, MI 48109-1090
Le paradoxe s’explique par le transfert de masse, un phénomène qui n’est pas rare dans les étoiles binaires proches. Le composant secondaire le plus évolué n’était pas toujours le moins massif, mais le flux de matière entre les étoiles a perturbé le processus normal d’évolution et l’étoile initialement plus massive (dans ce cas la sous-géante) a perdu une grande partie de sa masse au profit du compagnon (l’étoile de la séquence principale).
L’astronome français du 19ème siècle Édouard Roche a été le premier à expliquer la mécanique de l’accrétion qui se produit dans les systèmes binaires proches. Chaque étoile possède une région environnante en forme de goutte d’eau, appelée aujourd’hui le lobe de Roche, qui contient de la matière en orbite liée gravitationnellement à l’étoile. L’apex de la région pointe dans la direction de l’étoile compagnon. Le lobe de Roche représente le maximum qu’une étoile peut atteindre avant de commencer à transférer de la matière à son compagnon. Lorsqu’une étoile dépasse son lobe de Roche, la matière située à l’extérieur du lobe tombe dans le lobe de Roche de l’étoile compagnon. Au fil du temps, l’étoile la plus massive et la plus évoluée se débarrasse d’une grande partie de sa matière, qui est accrétée par le compagnon, qui devient alors progressivement plus massif.
FACTS
Algol a été l’une des premières étoiles variables non-nova jamais découvertes. L’étoile est connue depuis l’Antiquité. La plus ancienne trace écrite de sa découverte – un calendrier égyptien ancien des jours de chance et de malchance – date d’environ 3 200 ans.
L’étoile a été associée aux démons, à la violence et à la mort à travers différentes cultures : les goules dans le monde arabe, la Gorgone dans la mythologie grecque, et Rōsh ha Sāṭān (tête de Satan) dans le folklore hébreu. Au XVIe siècle, le nom latin de l’étoile était Caput Larvae, ce qui signifie « la tête du spectre ». Les astrologues médiévaux considéraient Algol comme l’une des étoiles les plus malchanceuses. Elle était l’une des 15 étoiles béhéniennes, considérées comme une source de pouvoir astrologique et utilisées dans divers rituels.
Perseus et Caput Medusæ, planche 6 dans Urania’s Mirror, un ensemble de cartes célestes accompagnées de A familiar treatise on astronomy … par Jehoshaphat Aspin. Londres. Carte astronomique montrant Persée tenant une épée sanglante et la tête coupée de Méduse formant la constellation.
Algol est parfois appelée Gorgonea Prima, en référence à la gorgone Méduse. Elle est la plus brillante d’un quatuor d’étoiles appelé Gorgonea. Les trois autres étoiles, toutes situées dans le voisinage d’Algol, sont Pi Persei (π Persei, Gorgonea Secunda), une étoile de séquence principale blanche avec une magnitude apparente de 4,7, Rho Persei (ρ Persei, Gorgonea Tertia), une géante brillante rougeâtre (classe M) avec une magnitude visuelle de 3.39, et Omega Persei (ω Persei, Gorgonea Quarta), une géante orange avec une magnitude de 4,6.
Algol avec Pi, Rho et Omega Persei, image : Wikisky
Algol se trouve actuellement à une distance d’environ 90 années-lumière, mais elle était autrefois beaucoup plus proche du système solaire. Il y a environ 7,3 millions d’années, elle s’est approchée à 9,8 années-lumière du Soleil et brillait à une magnitude d’environ -2,5, ce qui est beaucoup plus brillant que Sirius aujourd’hui. (Sirius a une magnitude apparente de -1,46.) La proximité et la masse d’Algol peuvent avoir provoqué une augmentation – bien que faible – du nombre de comètes arrivant dans les régions intérieures du système solaire.
Aujourd’hui, Algol est la 61e étoile du ciel à son plus brillant (mag. 2,12). Elle n’est que légèrement plus faible que Denebola (Beta Leonis, mag. 2,11) dans le Lion, Saiph (Kappa Orionis, mag. 2,09) dans Orion et Kochab (Beta Ursae Minoris, mag. 2,08) dans Ursa Minor, et elle dépasse de peu Muhlifain (Gamma Centauri, mag. 2,17) dans le Centaure, Aspidiske (Iota Carinae, mag. 2,21) dans Carina, et Suhail (Lambda Velorum, mag. 2,21) dans Vela.
LOCATION
Algol est relativement facile à trouver car elle est située dans la même zone du ciel que Cassiopée et le Grand Carré de Pégase, entre l’O de Cassiopée et les Pléiades. Les étoiles brillantes de Cassiopée peuvent être utilisées pour faire un saut d’étoile vers Mirfak, l’étoile la plus brillante de Persée et l’étoile centrale de l’amas Alpha Persei, puis vers Algol.
Mirfak se trouve le long de la ligne imaginaire prolongée de Gamma à Delta Cassiopée, et forme un triangle avec Algol et la brillante Almach, Gamma Andromedae. Almach est la troisième étoile de la chaîne qui mène d’Alpheratz et du Grand Carré de Pégase à Persée. Mirach, l’étoile centrale de la chaîne, est utilisée pour trouver la galaxie d’Andromède (M31) et la galaxie du Triangle (M33). D’autres objets célèbres du ciel profond dans cette région comprennent la nébuleuse de la Californie (NGC 1499) et les nébuleuses du cœur et de l’âme (IC 1805 et IC 1848).
Situation d’Algol, image : Wikisky
ALGOL VARIABLES
Algol est l’étoile variable la plus connue de son type, mais il existe d’innombrables autres variables d’Algol connues. En 2003, le catalogue général des étoiles variables en répertoriait plus de 3 500, soit 9% de toutes les variables connues.
La variabilité d’Algol a été expliquée correctement pour la première fois par l’astronome amateur anglais John Goodricke en 1782, alors qu’il n’avait que 18 ans. Après avoir observé l’étoile pour déterminer la période de ses variations lumineuses, il a suggéré qu’Algol était ce que nous connaissons aujourd’hui comme une binaire à éclipses, c’est-à-dire qu’elle est périodiquement éclipsée par un compagnon plus faible de presque la même taille qu’elle. Goodricke a également découvert la variation périodique de Delta Cephei, le prototype des étoiles variables céphéides.
Les étoiles variables de type Algol visibles comprennent Mintaka (Delta Orionis, mag. 2,23), l’étoile la plus occidentale de la ceinture d’Orion, Alphecca (Alpha Coronae Borealis, mag. 2.23), l’étoile la plus brillante de la Corona Borealis, Alsephina (Delta Velorum, mag. 2,00), la deuxième étoile la plus brillante de Vela et l’une des étoiles de la Fausse Croix, et Almaaz (Epsilon Aurigae, mag. 2,98), l’une des étoiles les plus brillantes de la constellation septentrionale Auriga.
Algol – Beta Persei
Constellation : Persée
Ascension droite : 03h 08m 10.13245s
Déclinaison : +40°57’20.3280 »
Magnitude apparente : 2,12 – 3,39
Distance : 90 années-lumière (28 parsecs)
Noms et appellations : Algol, étoile démon, Gorgona, Gorgonea Prima, El Ghoul, Beta Persei (β Persei, β Per), 26 Persei, HD 19356, HR 936, BD+40°673, SAO 38592, FK5 111, PPM 46127, GC 3733, HIP 14576
Beta Persei Aa1
Classe spectrale : B8V
Magnitude absolue : – 0,07
Masse : 3,17 masses solaires
Radius : 2,73 rayons solaires
Luminosité : 182 luminosités solaires
Température : 13 000 K
Vitesse de rotation : 49 km/s
Age : 570 millions d’années
Beta Persei Aa2
Classe spectrale : K0IV
Magnitude absolue : 2,9
Masse : 0,70 masse solaire
Radius : 3,48 rayons solaires
Luminosité : 6,92 luminosités solaires
Température : 4 500 K
Beta Persei Ab
Classe spectrale : A7m
Magnitude absolue : 2,3
Masse : 1,76 masse solaire
Radius : 1,73 rayon solaire
Luminosité : 10 luminosités solaires
Température : 7 500 K
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