Sistema de ocultación binario

Una estrella de doble ocultación es una estrella binaria cuyos dos componentes son ocultos sucesivamente por la Luna (u otro cuerpo del sistema solar ) durante el movimiento relativo de este cuerpo con respecto a la pareja. Gracias a la medición de la diferencia de tiempo durante la inmersión (o la emersión) de cada componente en el borde lunar, esta técnica permite una alta resolución angular , del orden de unas milésimas de segundo de arco .

Histórico

Antares , el rival de Marte, parece tener el privilegio de ser la primera ocultación doble detectada. La pareja habría podido guardar su secreto durante mucho tiempo, si la suerte no le hubiera sonreído a un tal profesor Burg en Viena , el13 de abril de 1819 : “  A las 12:03:17, observé la aparición de una estrella de magnitud 6,7 , que después de unos 5 segundos me apareció de repente como una estrella de primera magnitud ... -siendo que Antares es una estrella doble, y la pequeña observó La primera está tan cerca de la estrella principal que las dos, incluso vistas con un buen telescopio , no parecen separadas.  ". Si no se creía en ese momento, privilegiando la hipótesis de la refracción de una "atmósfera lunar", la duplicidad de Antares fue finalmente confirmada por OM Mitchel el13 de junio de 1846con el nuevo bisel Cincinnati . Aún según White, fue John Herschel quien, en 1833 , sugirió que las mediciones de ocultación podrían llevar a la detección de estrellas dobles una alta resolución de la que carecían las observaciones convencionales.

Las medidas de ocultación pueden parecer sencillas, pero observando atentamente la curva de luz se pueden notar curiosas oscilaciones en el momento de la inmersión o la emersión de la estrella, que requieren un pequeño desvío histórico sobre la ocultación de la estrella en general, porque son inseparables de esa de la detección de duplicados.

La observación de ocultaciones estelares es indudablemente tan antigua como la humanidad, pero uno de los registros más antiguos que se informa parece estar en el Almagest  ; la primera (más o menos) indicación utilizable del instante de una ocultación estelar esperará el5 de julio de 1623 : es ( Spica ) observado en París por Ismaël Boulliau , con un telescopio, pero sin reloj. Posteriormente se realizaron muchas observaciones. Algunos observadores, y no menos importante, vieron una aparente variación en la velocidad en el momento de las ocultaciones, y se invocaron cuestiones ópticas e incluso fisiológicas; Cabe recordar que durante mucho tiempo (hasta principios del siglo XX) se planteará la cuestión de la existencia o no de una atmósfera en la Luna. El astrónomo Royal Airy sugirió que el efecto observado se debía a la acumulación de anillos de difracción de la luz lunar sin poder demostrarlo obviamente. Eddington (1909) parece ser el primero en simplemente tomar en cuenta el efecto de la difracción de la luz de la estrella, pero la primera medición experimental lo suficientemente rápida para demostrar esta difracción esperará a Arnulf: la ocultación de Regulus , el6 de abril de 1933en el Observatorio de París , en el telescopio de 1 m en el sitio de Meudon.

En effet, au premier ordre, l'occultation d'une étoile par la Lune peut se modéliser par une diffraction par un bord d'écran : le bord lunaire joue le rôle du demi-plan, éclairé par la lumière de l'étoile supposée al infinito. Este efecto se menciona primero, no en relación con la medición de estrellas dobles, sino en relación con el, al menos tan importante entonces como ahora, de los diámetros estelares. MacMahon (1908) había sugerido, de hecho, de una manera puramente geométrica, estimar los diámetros utilizando medidas fotográficas rápidas durante las ocultaciones, pero Eddington había respondido enérgicamente al mes siguiente que esta medida sería inutilizable para la mayoría de las estrellas, porque estaba limitada por la difracción. Además, ambos argumentaron que la irregularidad de la superficie lunar limitaría las mediciones. En realidad, las franjas de difracción contienen la información de que el objeto no es puntual, y desde entonces han sido posibles muchas mediciones de diámetro, y esto sin demasiada alteración significativa debido a la superficie lunar: en 1987, se tenían 346 mediciones de diámetro para 124 estrellas. .

Durante la década de 1970 se llevaron a cabo intensas observaciones, en particular por DS Evans, entonces en el infrarrojo cercano . Se estima que alrededor del 10% de las observaciones de ocultación pueden conducir al descubrimiento de la duplicidad del objeto. El catálogo de dobles de ocultación de Mason (1995) contiene 772 mediciones para 357 sistemas.

Capacidades del método

La más antigua de las técnicas de alta resolución angular, este método todavía se utiliza gracias a su rendimiento y es muy adecuado para el descubrimiento sistemático de estrellas dobles, en las que otras técnicas más caras pueden enfocarse. El método de ocultación tiene varias ventajas:

• ni la turbulencia atmosférica (excepto el centelleo), ni la difracción del telescopio perturban demasiado la medición: la difracción se lleva a cabo aguas arriba, por la Luna, en el vacío, y el telescopio solo sirve para captar luz;
• la resolución angular no está directamente relacionada con el diámetro del instrumento, pero, por supuesto, la relación señal / ruido sí lo está; una señal / ruido> 10 es suficiente para detectar una doble separación> 5 milésimas de segundo de arco y una diferencia de magnitud <1,5;
• el bajo costo y la simplicidad en términos de observación y reducción de datos no reservan este método para astrónomos profesionales con grandes equipos;
• solo se necesita un poco de tiempo de observación;

pero también tiene varias contrapartes:

• En primer lugar, solo se pueden observar las estrellas cercanas a la eclíptica : el camino de la Luna cubre solo el 10% del cielo. Las ocultaciones por asteroides proporcionan una mejor cobertura del cielo, pero la predicción de las ocultaciones es más compleja: las posiciones deben conocerse con precisión teniendo en cuenta la pequeña dimensión aparente de los asteroides;
• la observación de duplicidad no es repetible (verificable) por este método, excepto para esperar ~ 18,5 años;
• una sola medición del tiempo que separa los dos eventos no es suficiente por sí sola para obtener la separación y el ángulo de posición de la pareja. La separación medida no es la verdadera separación de la pareja, sino la separación proyectada: obtenemos una medición unidimensional solamente, perpendicular a la tangente al limbo lunar . Sin embargo, las mediciones realizadas simultáneamente en otros puntos del globo terrestre permiten sortear este problema;
• el método se limita a una pequeña diferencia de magnitud (~ 3,5) entre componentes ajustados;

configuraciones

El uso de ocultaciones estelares tiene como objetivo resolver parejas estrechas. Si la pareja puede resolverse de esta manera, y si es una pareja física, vea con visual binario cómo se pueden obtener las masas utilizando datos complementarios (espectroscópicos).

La velocidad angular del movimiento relativo de la Luna es de alrededor de 0,5 "/ s. Si queremos obtener medidas de alta resolución, es necesario por tanto muestrear alrededor de 1000 medidas por segundo. El tiempo de exposición es por tanto muy corto, este método favorece las estrellas más brillantes.

Una vez obtenidos los datos, un método habitual es ajustar un modelo a las observaciones, cuyo modelo contiene los siguientes parámetros:

• los diámetros de los componentes,
• su (planeada) separación,
• la magnitud de cada componente,
• la velocidad relativa del limbo,
• el nivel del fondo del cielo.

En el mejor de los casos (observación en inmersión y en emersión, con un filtro diferente para cada uno), se podrían obtener así en teoría los diámetros, las magnitudes y los colores de los componentes, así como el ángulo de posición y la separación entre ellos.

Apéndices

Artículos relacionados

• Estrella doble visual
• Teoría de la difracción

enlaces externos

• La Asociación Internacional de Tiempo de Ocultación
• El doble planeta Plutón-Caronte se encuentra con una estrella triple
• La detección de estrellas dobles exprimidas por ocultaciones lunares
• Predicción, observación y reducción de ocultaciones estelares del Instituto de Mecánica Celeste y Computación de Efemérides .

Bibliografía

• George Biddell Airy , Sobre las ocultaciones de la estrella Antares (alpha Scorpii) en 1856 , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 16, 1856, p.56
• George Biddell Airy , On the Apparent Projection of Stars upon the Moon's Disk in Occultations , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 19, 1859, p.208: "  la integral que determina el brillo es tan inmanejable que actualmente no puedo asignar los valores numéricos del brillo a diferentes distancias del contorno geométrico  »
• A. Arnulf, Sobre un método para medir los diámetros aparentes de las estrellas , Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 202, 1936, p.115
• Robert Burnham, Jr. , Manual celestial de Burnham , Publicaciones de Courier Dover, Vol 3, 1979, p.1664 (notas descriptivas), ( ISBN  0486236730 )
• Arthur Stanley Eddington , Nota sobre el artículo del Mayor MacMahon 'Sobre la determinación del diámetro aparente de una estrella fija' , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 69, 1909, p.178
• DS Evans, Observaciones fotoeléctricas de ocultaciones lunares. XV , Astronomical Journal, 90, 1985, p.2360
• Alexander von Humboldt , Un bosquejo de una descripción física del universo , vol. IV, Harper & Brothers, Nueva York , 1860, p.148
• Mayor PA MacMahon, Sobre la determinación del diámetro aparente de una estrella fija , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 69, 1908, p.126
• BD Mason, Catálogo de binarios de ocultación , Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico, 107, 1995, p.299
• Simon Newcomb , Apéndice II - Investigaciones sobre el movimiento de la Luna , Observaciones astronómicas y meteorológicas realizadas en el Observatorio Naval de EE. UU., 15, 1878, informes p. 77: De Astronomica Philolaica , p. 159, “  Anno 1623 Julij die 5 cum Lunae centrum altum esset g. 17 1/3 Parisiis observavi occultationem Spicae Virginis en (Luna)  »
• Andrea Richichi, Ocultaciones lunares: de logros pasados ​​a futuros , en Imágenes de muy alta resolución angular, Kluwer, 1994, p.71
• Andrea Richichi, Combinando interferometría óptica con ocultaciones lunares , en Resolución espectroscópica y espacial de los componentes de las estrellas binarias cercanas, Serie de conferencias ASP, 318, 2004, p.148
• Nathaniel M. White, Descubrimiento de multiplicidad estelar por ocultaciones lunares en enfoques complementarios a la investigación de estrellas dobles y múltiples, ASP Conference Series, 32, IAU Colloquium 135, 1992, p. 486
• Nathaniel M. White, Ocultaciones lunares: de la conjetura a los resultados , Vistas en astronomía , 30 , 13 (1987)

Referencias

1. (en) Robert Burnham, Jr. , Manual celestial de Burnham , Publicaciones de Courier Dover, Vol 3, 1979, p.1664 (notas descriptivas) ( ISBN  0486236730 )
2. Nathaniel M. White, Stellar multiplicidad de detección De lunares ocultaciones en Enfoques complementarios a doble y múltiple de la estrella de Investigación, de la serie de conferencias ASP, de 32 años, la UAI Coloquio 135, 1992, p. 486
3. George Biddell Airy , Sobre las ocultaciones de la estrella Antares (alpha Scorpii) en 1856 , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 16, 1856, p.56
4. Nathaniel M. White, Lunar Ocultaciones - de conjetura a Resultados , Vistas, en astronomía , 30 , 13 (1987).
5. Simon Newcomb , Apéndice II - Investigaciones en el movimiento de la Luna , Observaciones astronómicas y meteorológicas realizadas en el Observatorio Naval de EE. UU., 15, 1878, informes p. 77: De Astronomica Philolaica , p. 159, “  Anno 1623 Julij die 5 cum Lunae centrum altum esset g. 17 1/3 Parisiis observavi occultationem Spicae Virginis en (Luna)  »
6. Alexander von Humboldt , Un bosquejo de una descripción física del universo , vol. IV, Harper & Brothers, Nueva York , 1860, p.148
7. George Biddell Airy , Sobre la proyección aparente de estrellas sobre el disco de la luna en ocultaciones , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 19, 1859, p.208: "  la integral que determina el brillo es tan inmanejable que actualmente no puedo para asignar los valores numéricos del brillo a diferentes distancias del contorno geométrico  »
8. Arthur Stanley Eddington , nota sobre el papel de las Grandes MacMahon 'en la determinación del diámetro aparente de una estrella fija' , mensual Avisos de la Real Sociedad Astronómica, 69, 1909, p.178
9. Major PA MacMahon, Sobre la determinación del diámetro aparente de una estrella fija , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 69, 1908, p.126
10. DS Evans, Observaciones fotoeléctricas de ocultaciones lunares. XV , Astronomical Journal, 90, 1985, p.2360
11. Andrea Richichi, la combinación óptica Interferometría con Lunar ocultaciones , en espectroscópicamente y resolución local de los componentes de la Cerrar estrellas binarias, Serie ASP Conferencia, 318, 2004, p.148
12. BD Mason, Catálogo de binarios de ocultación , Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico, 107, 1995, p.299
13. Andrea Richichi, ocultaciones lunares: del pasado al futuro logros , en muy alta resolución de imágenes angular, Kluwer, 1994, p.71