Algol, l' »étoile démon »

Algol, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation septentrionale de Persée, est le plus bel exemple d’étoile variable à éclipses de tout le ciel. Dans ce système stellaire compact, deux étoiles tournent autour de leur centre de masse commun dans une danse gravitationnelle rythmée et précise, et l’éclipse qui en résulte fait varier la luminosité de l’étoile comme une horloge à un degré facilement perceptible par l’œil humain. Et vous pouvez la regarder depuis votre jardin. Aucun télescope n’est nécessaire.

Algol, également cataloguée comme Beta Persei, se trouve à quelque 93 années-lumière de la Terre. Comme beaucoup d’étoiles, c’est une binaire : une étoile chaude de séquence principale bleu-blanc d’environ trois fois le diamètre de notre Soleil, et une étoile jaune-orange plus froide qui a commencé à avoir les dents longues. Les deux étoiles sont assez proches l’une de l’autre, seulement 1/20 de la séparation entre la Terre et le Soleil, et elles tournent donc rapidement, une fois tous les 2,867 jours pour être précis. De telles étoiles binaires très rapprochées sont assez courantes.

Mais contrairement à de nombreuses étoiles binaires, le plan orbital d’Algol est aligné sur notre point de vue, ce qui signifie que l’étoile froide moins brillante bloque partiellement l’étoile chaude plus brillante une fois par révolution. Cela fait que la luminosité totale des deux étoiles semble diminuer soudainement d’environ 70%. Et lorsque l’étoile plus brillante bloque l’étoile froide, la luminosité totale diminue à nouveau, mais d’une quantité beaucoup plus faible sur la même période.

Les anciens astrologues étaient déconcertés par Algol, peut-être par ses changements rythmiques de luminosité. Son nom vient de l’arabe al Ghul, « le démon », et dans les mythes grecs, Algol représente la tête de Méduse, la gorgone à la chevelure de serpent, dont Persée s’est servi pour transformer le monstre marin Cetus en pierre. Les anciens considéraient également qu’Algol représentait le malheur. Le poète épique Homère a écrit sur Algol dans l’Iliade : « …la tête de Gorgone, un spectacle épouvantable, difforme et redoutable, et un spectacle de malheur ».

Mais les anciens ont donné à l’étoile une mauvaise réputation. Avec l’aube de la science moderne, les astronomes ont effectué des mesures plus précises des variations de luminosité d’Algol aux 17e et 18e siècles. Et certains astronomes ont émis l’hypothèse que cette variabilité était due à une éclipse, peut-être causée par une grosse planète tournant autour de l’étoile. Enfin, avec l’avènement de la spectroscopie à la fin du 19ème siècle, les astronomes ont pu confirmer la présence de deux étoiles qui tournent l’une autour de l’autre, l’une plus faible que l’autre. Avec le temps, une troisième étoile beaucoup plus faible a également été détectée dans le système ; cette étoile tourne autour des deux étoiles plus brillantes tous les 1,85 ans.

De notre point de vue, les trois étoiles sont trop proches pour être résolues directement dans un télescope. Mais des stratagèmes astucieux pour imager l’étoile à l’aide de techniques interférométriques ont permis de résoudre les deux étoiles principales et de montrer leur révolution (voir ci-dessous).

Vous pouvez voir Algol en action par vous-même. Elle est facilement visible dans Persée, juste à l’est de Mirfak, l’étoile la plus brillante de la constellation. Lorsqu’elle n’est pas en éclipse, l’étoile a une luminosité de magnitude 2,2. Au pic de l’éclipse, lorsque la composante la plus faible éclipse partiellement la composante la plus brillante, la luminosité chute sensiblement à une magnitude de 3,3. L’éclipse se déroule sur une dizaine d’heures, du maximum au minimum puis au maximum à nouveau, donc si le moment est bien choisi, vous pouvez voir la luminosité diminuer et augmenter au cours d’une seule nuit, et un changement appréciable de luminosité en seulement quelques heures. Pour suivre la progression de l’éclipse, vous pouvez comparer la luminosité d’Algol à celle des étoiles voisines Epsilon (ε) Persei (magnitude 2,9) et Gamma (γ) Andromedae (Almaak), qui est de magnitude 2,1. Là encore, aucun télescope n’est nécessaire.

Comme mentionné, les éclipses d’Algol arrivent tous les 2,867 jours. Pour savoir exactement quand elles se produisent dans votre fuseau horaire, cette page propose un outil de prédiction utile pour Algol et plusieurs autres étoiles variables brillantes.

La mesure de la luminosité (ou magnitude) d’une étoile variable comme Algol donne ce qu’on appelle une courbe de lumière. Une variable à éclipses donne la courbe de lumière distinctive illustrée ci-dessous. La forte baisse de luminosité correspond au moment où l’étoile faible bloque l’étoile brillante. Lorsque l’étoile brillante bloque l’étoile faible, vous voyez un creux moins profond dans la luminosité.

Les étoiles binaires à éclipse comme Algol sont plus qu’une curiosité passagère. Elles permettent aussi de déterminer directement la luminosité et la masse stellaires qui aident les astronomes à affiner les théories et les modèles mathématiques du fonctionnement des étoiles. C’est un autre exemple de la façon dont la nature est parfois généreuse : nous pouvons mesurer la taille et la luminosité réelles d’une étoile située à des milliers de milliards de kilomètres simplement par une observation et une déduction minutieuses, et déduire les propriétés de milliers d’autres étoiles grâce à ces mesures. La science est une belle chose.