Symbiotic Stars
0. Introduction
Les étoiles symbiotiques sont des systèmes binaires en interaction composés d'une étoile géante froide (type M, parfois K ou G), d'une étoile compacte (en général une naine blanche) entourées d'une zone nébulaire formée notamment par le vent stellaire issu de la géante.
La matière (hydrogène, hélium, ...) issue de la géante rouge est accrétée par la naine blanche et forme une couche à sa surface. Cette matière régénére en quelque sorte la naine blanche. Des réactions thermonucléaires constantes peuvent se produire dans cette couche, ce qui entraine une forte luminosité de la naine blanche et l'ionisation d'une partie de la zone nébulaire.
Les étoiles symbiotiques ("à spectre composite") combinent ainsi des manifestations propres à la fois à des étoiles de type tardif et des objets trés chauds.
Des outbursts de différents types peuvent se poroduire : nova (trés lente ou récurrente), dilatation de la pseudophotopshère, augmentation brutale de la température du disque d'accrétion peuvent se produire, selon les cas.
Les étoiles symbiotiques forment un groupe restreint, constitué de 170 à 200 étoiles connues dans notre galaxie et trés hétérogène.
Définition
Le spectre est un spectre composite, mis en évidence par Cannon et Flemming au début du XXème sciècle, reflétant l'influence combinée de chacun des 3 constituants, avec notemment :
- continuum marqué par les bandes d'absortion de l'oxyde de titane (mais aussi VO ou molécules carbonées selon la nature de la géante rouge) à l'état calme
- raies d'émission de type nébulaire HI, HeII, raies interdites [OIII], [NeIII], [NeV]
Spectre typique d'une étoile symbiotique à l'état calme : CI Cyg (30/06/2010)
Continuum de géante rouge avec ses bandes d'absorption moléculaires sur lequel se superposent les raies d'émission créée dans la zone nébulaire par l'excitation produite par la naine blanche (HI, HeI, HeII, [OIII], [FeVII] ...)Belczynski &al. (2000) ont adopté les critères spectroscopiques suivants pour établir leur catalogue [1] - La définition reprend celle de Kenyon (1986)
1. Présence de bandes d'absorption caractéristiques d'une géante de type tardif (late-type giant), parmi lesquelles TiO, H2O, CO, CN, VO ainsi que des lignes d'absorption telles que CaI, CaII, FeI, NaI
2. Présence de fortes raies d'émission HI, HeI et soit,
- raies d'émission d'ions tels [OIII] (potentiel d'ionisation > 35 eV)
- ou un continuum de type A ou F avec des lignes d'absorption HI, HeI (symbiotique en outburst)
3. La présence d'une bande lambda = 6825, même si les bandes de l'étoile froide n'apparaissent pas.Mais Kenyon remarque : "toute étoile symbiotique a violé au moins une fois tous les critères de classification adoptés"
On retrouvera donc dans les différents catalogues, des incertitudes concernant l'appartenance des certaines étoiles au groupe des symbiotiques, qui en réalité est trés hétérogène.
- certaines étoiles sont classées à la fois comme symbiotiques et cataclysmiques (novae-like) comme T CrB ou RS Oph
- certaines étoiles ont été classées comme nébuleuses planétaires. Inversement, certaines nébuleuses planétaires restent classées comme symbiotiques dans certains catalogues (voir par exemple ZZ CMi)
Sous-types S et D
Les étoiles symbiotiques sont divisées en deux sous-types correspondant à la nature de l'étoile rouge. Ils se distinguent par la nature du specte dans le rouge et l'infrarouge (Webster & Allen, 1975)
Type S ("Star")
80% des symbiotiques
Etoile géante normale
Période de révolution 200-800 jours
Type D ("Durst")
20% des symbiotiques
Etoile de type Mira, entourée de poussières
Période de révolution : +++ milliers de jours
Outbursts
La plupart des étoiles symbiotiques ont montré des outbursts. On distingue :
Symbiotiques classiques
Outburst de type Z AndOutbursts durant quelques mois, à une fréquence irrégulière, variable selon l'étoile, de 1 à 3 mags d'amplitude.
CI Cyg, AX Per, Z And, ...
Z And 2000-2012Novae Symbiotiques
Phénomène d'explosion thermonucléaire se produisant dans la couche superficielle accumulée à la surface de la naine blanche, tout comme dans une nova classique. Les novae symbiotiques se distinguent des novae classiques par la durée exceptionnellement longue (plusieurs décennies) du phénomène. 7 sont connues à l'heure actuelle.
L'évolution spectrale permet de définir deux sous-groupes :
- longue phase durant laquelle le spectre ressemble à celui d'une super géante de type A-F
AG Per, RT Ser, RR Tel, PU Vul
- phase nébulaire apparaissant dès le maximum de luminosité après une phase super-géante trés courte ou même inexistante
V1016 Cyg, V1329 Cyg, HM Sge
PU Vul 1979-2012A noter : profonde éclipse durant l'outburst
Novae Récurrentes
Les novae récurrentes forment un petit groupe de 10 étoiles, qui par définition, ont montré plusieurs outbursts de type nova.
4 d'entre elles sont des symbiotiques et forment un sous-groupe
RS Oph, T CrB, V3890 Sgr, V745 Sco
T CrB AAVSOVis 1941- 1949Outburst permanent
Cas de l'étoile trés particulière V694 Mon
Absence d'outbursts
Quelques symbiotiques n'ont jamais été observées en outburst.
EG And, UV Aur, V443 Her, RW Hya
V443 Her 2000-2012
Variabilité
Les étoiles symbiotiques sont variables tant en photométrie qu'au niveau du spectre (activité des étoiles, phase orbitale, éclipses dans certains cas)
Courbe de luminosité Z And AAVSO (Vert et Visuel) depuis le 1/01/2000 . On remarque la succession des outbursts d'amplitude 2 à 3 mags
AG Peg 14/10/95 et 11/07/96 (from A Spectrophotometric Atlas of 137 Symbiotic Stars [1])
Catalogues
3 catalogues recencent les symbiotiques :
Allen 1984 : 129 étoiles + 15 possibles
Kenyon 1986 : 133 étoiles + 20 possibles
Belczynski & al. 2001 : 188 étoiles + 28 possiblesDepuis la publication du catalogue Belszynski & al., plusieurs dizaines d'étoiles symbiotiques ont été découvertes, portant à environ 250 le nombre d'étoiles symbiotiques dans notre galaxie
Lien vers Atlas spectroscopique basse résolution LISA
Lien vers Atlas spectroscopique basse résolution Lhires III 150 l/mm
Identification des raies / Lines identification
Spectre typique d'une symbiotique
(Issu de Allen 1984)
Summary
1. Cool component - Spectral type - Wind
2. Hot component - Accretion - Steady burning - Accretion disk
3. Orbital elements - Extinction
4. Excitation level
5. Emission Lines - Formation - Identification - Diagnostic from lines
6. Outbursts
7. Symbiotic Miras
8. Symbiotic novae
9. Recurrent Novae (Symbiotics)
10. List of bright symbiotic stars
11. News
12. Studies
13. Recent publications Link
Page spectro géantes rouges, carbon stars, S stars
Cette page regroupe des informations concernant ces type d'étoiles, composantes des symbiotiques, et des spectres basse résolution
Bibliographie
The symbiotic stars
S.J. Kenyo, Cambridge University Press, 1986, 2008
Publications
Ressources Internet