Projets Spectroscopie
Etoiles Symbiotiques

 

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BD Cam
AG Dra
AS 289
YY Her
FG Ser
V335 Vul

 

 

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 spectres composites") 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 And

Outbursts 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 2000-2012
   

Novae Symbiotiques

Phénomène d'explosion thermonucléaire se produisant dans la couche superficielle d'hydrogène 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 1979-2012

A 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- 1949

   

Outburst 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)
Courbes de luminosité AAVSO des symbiotiques brillantes

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])

Tableau des magnitudes
Ce tableau donne les magnitudes d'une sélection des symbiotiques et cataclysmiques les plus brillantes
Dernière actualisation : 01/01/2010
Sources : VSNet, AAVSO, AFOEV

Catalogues

 

3 catalogues recencent les symbiotiques :
Allen 1984 : 129 étoiles + 15 possibles
Kenyon 1986 : 133 étoiles + 20 possibles
Belczynski & al. 2001 : 188 étoiles + 28 possibles

Lien vers Atlas spectroscopique basse résolution LISA

Lien vers Atlas spectroscopique basse résolution Lhires III 150 l/mm

Etoiles Symbiotique brillantes
à partir du Catalogue Belczynski K. & al. 2000 [1]

Lien vers les feuilles consacrées à chacun des objets en cliquant sur le nom (en bleu pour les liens actifs)

Lien vers courbe de luminosité AAVSO

Lien vers spectre Atlas [2]

 
Name
RAJ2000
DEJ2000
Vmag
V max
V min
AAVSO
Sp
Sp
IR
IP max
POrb

remarques

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 
11
                       
00 44 37.1
+40 40 45.7
7.1
7.1
7.8
M3
S
100
482.6
01 36 22.7
+54 15 02.5
10.9
9.4
13.6
M3III + A0
S
109.3
 
02 19 20.7
-02 58 39.5
6
-
-
-

 

Mira M2-7

54.4
BD Cam
03 42 09.3
+63 13 00.5
5.1
5.0
5.3
M3 - S5.3

77.5
596.21
05 21 48.8
+32 30 43.1
8.5
7.4
10.8
Mira C8
S
41
05 22 18.6
-08 39 58.0
6.8
6.9
7.2
S4.1 - M3

77.5
642
06 04 59
-16 29 03
5
4.8
5.1
       
 
07 24 13.9
+08 53 51.7
9.9
10.2
11.9
M5-M6
S
35.1
07 25 24.0
-03 36 00.0
11.7
9.5
13.4
M4
S
54.4
 
07 25 51.2
-07 44 08.0
9.5
9.1
10.1
M6
S
24.6
07 31 54.5
+24 30 12.5
7.9
7.4
8.0
C6.2

54.4
12 44 42.0
+36 45 50.6
9.5
9.2
11.8
M-K5.3
S
13.6
199
15 59 30.1
+25 55 12.6
10.1
10.8
M3III
S
77.5
rn
AG Dra
16 01 40.5
+66 48 09.5
9.1
8.8
11.8
K2
S
114
rn
17 06 34.5
+23 58 18.5
7.8
7.6
7.8

 

M3

77.5
17 50 13.2
-06 42 28.4
11.5
12.5
M2
S
114
rn
AS 270 18 05 33.7 -20 20 38.0                    
AS 289
18 12 22.0
-11 40 13.0
12.1
S
100
 
YY Her 18 14 34.2 +20 59 21.3          
M2pev
 
109.3
   
FG Ser
18 15 06.2
-00 18 57.6
11
10.0
14.5
S
100
 
StHa 149 18 18 55.9 +27 26 27.7
11.8
11.8
12.0
             
18 22 08.4
+23 27 20.0
11.5
11.4
11.7
M3 + O
S
97.1
 
V1413 Aql 19 03 47 16 26 17                    
V335 Vul
19 23 14.2
+24 27 40.2
11.8
10.1
14.5

 


[3]
19 23 53.4
+29 40 25.1
12.3
9.3
13.4
B + M5III
S
97.1
 
19 24 33.0
+50 14 29.1
7.1
5.6
8.5
M6.7 - M7
S
77.5
5700?
HM Sge 19 41 57.1 +16 44 39.9                    
QW Sge 19 45 49.5 +18 36 47.8                    
19 50 11.8
+35 41 03.2
11
9.9
13.1
B + M5III
S
109.3
 
19 57 04.9
+39 49 33.9
11.2
10.1
17.5
M6.5
D
141.3
sn
20 21 12.0
+21 34 41.9
11.6
8.7
16.6
M6III
S
235
sn
LT Del 20 35 57.23 +20 11 27.5
13.1
11.6
13.9
             
20 42 46.4
+08 40 56.4
10
11.0
12.3
47.9

V1329 Cyg 20 51 01.2 +35 34 54.0  
11.5
14.5
             
21 02 09.8
+45 46 33.0
7.9
17
   
54.4
 
[2]
21 41 44.8
+02 43 54.4
10.5

 

D'
47.9
 
21 51 01.9
+12 37 29.4
9
8.0
9.4
M3-M4
S
100
916.5
sn
V627 Cas 22 57 41.0 22 57 40.9  
12.0
13.6
             
23 33 39.5
+48 49 05.4
10.8
8.0
12.4
M2III + B1
S
114
 
23 43 49.4
-15 17 04.2
9.1
5.8
12.4
Mira M7-M8
D
331

 

 

 

* : étoiles suspectées d'être symbiotiques

Sources :

1, 2, 3, 4, 9, 10, 11 : A catalogue of symbiotic stars [1]
5,6 : gcvs
7 : AAVSO
8 : Spectrophotometric Atlas of 137 Symbiotic Stars [2]

Remarques

nr = nova récurrente (également classée Variable Cataclysmique)
P Orb = période orbitale [jours]

[1] symbiotic dans Simbad, GCVS
[2] généralement à mag > 14, mais pouvant entrer en outburst (mars 2010) - possible nova récurrente
[3] mag 14.7 en septembre 2010, beaucoup plus faible qu'indiquée par GCVS

Autres étoiles

Etoiles considérées comme symbiotiques dans certaines publications (p.e. GCVS) mais ne figurant pas dans les 3 catalogues (Allen 1984, Kenyon 1986, Belczynski 2000)

SS Lep (Simbad : Symbiotic ; GCVS : ZAND ; AAVSO : ZAND)
ZZ Lep (Simbad : Planetary Nebula ; GCVS : ZAND ; AAVSO : NL:)

 

Identification des raies / Lines identification

Spectre typique d'une symbiotique

(Issu de Allen 1984)

     
Id.

lambda
(Angströms)

He I 4009
He I
4026
[Fe V]
4071
Hd
4101
Fe II
4120
He I
4144
Hg
4340
[O III]
4363
He I
4388
[Fe II]
4416
He I
4471
Fe II
4491
Fe II
4515
He II
4541
N III
4634-41
C III
4647-65
He II
4686
He I
4713
Hb
4861
He I
4922
[O III]
5007
He I
5016
Fe II
5018
He I
5048
[Fe VII]
5159
[Fe VI]
5176
Fe II
5235
[Fe III]
5270
[Ca V]
5309
He II
5412
[Fe VI]
5677
[Ca V]
5705
[Fe VII]
5721
[N II]
5755
C IV
5804
He I
5876
[O I]
6300
[O I]
6363
[Fe VII]
6087
[Ar V]
6434
Ha
6563
He I
6675
[S II]
6716
[S II]
6731
Raman OIV
6826
[Ar V]
7005
He I
7065
Raman OIV
7088
Ar III
7136
   

Liens

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

A catalogue of symbiotic stars.
Belczynski K., Mikolajewska J., Munari U., Ivison R.J., Friedjung M.
Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 146, 407 (2000)
http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?2000A&AS..146..407B

A Spectrophotometric Atlas of 137 Symbiotic Stars
www.fiz.uni-lj.si/astro/papers/zw-bormio01.ps

[3] An Atlas of High Resolution Line Profiles of Symbiotic Stars
Van Winckel H., Duerbeck H.W., Schwarz H.E.
<Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 102, 401 (1993)>
http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?1993A%26AS..102..401V
An Atlas of High Resolution Line Profiles of Symbiotic Stars
Ivison R.J., Bode M.F., Meaburn J.
<Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 103, 201 (1994)>
http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/bib_query?1994A%26AS..103..201I

Symbiotic stars : continually embarrassing binaries
J. Mikolajewska, Baltic Astronomy, vol. 16, 1-9, 2007

On the evolution of symbiotic stars and other binraies with accreting degenerate dwarfs
Icko Iben & Tutukov, A.J. supp. ser., 105:145-180, July 1996

On the nova-like eruptions of symbiotic stars
Mikolajewska & Kenyon, Mon. Not. R. astr. Soc., (1992) 256, 177-185

Where are researches on novae and symbiotic stars going?
M. Friedjung, Mem. S.A.It., 2002 Vol. 73°-1

The nature of symbiotic stars
Kenyon & Webbink, A.J., 279:252-283,1984 April

The cool component of symbiotic stars
Kenyon & Fernandez-Castro, A.J., Vol. 93, number 4, April 1987

Spectrophotometric observations of symbiotic stars ans related objects
Blair & Al., A.J. supp. ser., 53:573-590, 1983 november

Recurrent novae at quiescence : systems with giant secondaries
Astron. Astrophys., 344, 177-187 (1999)

Symbiotic stars and planetary nebulae
ASP Conference Series, Vol. 303, 2003

The place of Recurrent Novae among the Symbiotic Stars
J. Mikolajewska, ASP Conference Series

Symbiotic Stars
S. J. Kenyon, ASPC, 1990

Formation and evolution of symbiotic stars
S. J. Kenyon, Mem. S.A.It., 1994 - Vol. 65°-1

1986AJ.....91.1400G
Astron. J., 91, 1400-1415 (1986)
Spectroscopic orbits of symbiotic stars : preliminary results.
GARCIA M.R.

2004AJ....128.2981K
Astron. J., 128, 2981-2987 (2004)
Spectral and luminosity classification of symbiotic star cool components with near-infrared photometry.
KEYES C.D. and PREBLICH B.

2002A&A...383..188M
Astron. Astrophys., 383, 188-196 (2002)
A multi-epoch spectrophotometric atlas of symbiotic stars.
MUNARI U. and ZWITTER T.

1999A&AS..137..473M
Astron. Astrophys., Suppl. Ser., 137, 473-493 (1999)
Spectral classification of the cool giants in symbiotic systems.
MUERSET U. and SCHMID H.M.

Ressources Internet

CH Cyg AAVSO : http://www.aavso.org/vstar/vsots/0800.shtml
RS Oph AAVSO : http://www.aavso.org/vstar/vsots/0500.shtml
Z And AAVSO : http://www.aavso.org/vstar/vsots/1000.shtml

Outburst Z And : http://www.aavso.org/publications/specialnotice/168.shtml