Compagnons invisibles dans le système binaire HW Virginis

Le système stellaire binaire HW Virginis, souvent appelé HW Vir, a été observé depuis de nombreuses années. Les scientifiques ont remarqué des variations dans le timing de ses Éclipses, qui sont les moments où une étoile passe devant l'autre. Ça a mené à l'idée qu'il pourrait y avoir d'autres objets orbitant autour de HW Vir qu'on ne peut pas voir directement. Bien que plusieurs théories aient été proposées, aucune n'a prédit de manière constante quand les éclipses se produiraient. C'est encore un domaine de recherche actif.

En étudiant les mouvements des étoiles grâce à deux missions spatiales importantes, Hipparcos et Gaia, quelques preuves ont émergé, suggérant que HW Vir aurait effectivement un compagnon invisible. Ça pourrait être une autre étoile ou une planète. On a aussi regardé un autre système stellaire appelé V471 Tauri et on n'a trouvé aucune preuve d'une prétendue naine brune (un type d'étoile qui n'est pas assez massive pour être une vraie étoile).

#Binaries Éclipsants et Compagnons

Dans notre univers, la plupart des exoplanètes connues (Planètes en dehors de notre système solaire) ont été trouvées autour d'étoiles uniques. Pourtant, il existe aussi des systèmes planétaires autour d'Étoiles binaires, qui sont deux étoiles orbitant l'une autour de l'autre. Le premier système exoplanétaire découvert était autour d'un pulsar, qui est un type d'étoile à neutrons. On connaît aussi des planètes orbitant autour de naines blanches, qui sont des étoiles ayant épuisé leur carburant.

Certaines étoiles naine blanches montrent des événements d’amenuisement irréguliers et contiennent des éléments lourds dans leurs atmosphères, suggérant qu'elles pourraient attirer de la matière provenant des débris environnants. Ces débris pourraient être influencés par un compagnon invisible. Plusieurs études ont confirmé l'existence de planètes autour des étoiles binaires de la séquence principale en utilisant différentes méthodes, comme l'observation des transits (quand une planète passe devant une étoile) et la vitesse radiale (mesurant comment une étoile se déplace à cause de l'attraction gravitationnelle d'une planète en orbite).

Plusieurs candidats pour des planètes autour de binaires évoluées ont été proposés en se basant sur les variations dans les timings des éclipses. Ces variations peuvent se produire quand le système stellaire binaire est affecté par l'influence gravitationnelle d'un compagnon invisible.

#Vue d'Ensemble de HW Vir

HW Vir est un exemple bien connu d'un système binaire stellaire qui pourrait avoir des objets compagnons. Il se compose d'une étoile subnaine chaude associée à une étoile M naine plus froide. Les éclipses dans ce système ont été mesurées avec une grande précision au fil des ans. Beaucoup d'idées ont été avancées pour expliquer les variations de timing, y compris la présence d'une ou deux planètes.

Cependant, aucune de ces idées n'a satisfaisamment expliqué les données, et de nombreux modèles multi-planétaires proposés sont instables. De plus, les solutions proposées divergent souvent des données collectées plus tard.

Des explications alternatives pour les variations de timing ont également été envisagées. Par exemple, des effets comme les ondes gravitationnelles ou le freinage magnétique pourraient influencer l'orbite du binaire. Toutefois, ces explications à elles seules ne peuvent pas rendre compte pleinement des observations.

#Le Besoin de Confirmation

Pour valider l'existence de ces planètes candidates, il faut utiliser des méthodes supplémentaires. Dans le cas de V471 Tauri, qui a été suggéré d'héberger une naine brune, une imagerie directe a été tentée mais aucun compagnon n'a été détecté.

À l'avenir, de nouvelles technologies comme l'Interféromètre Spatial Laser (LISA) pourraient détecter des planètes autour de binaires à courte période à travers des ondes gravitationnelles. Cependant, des méthodes comme l'astrométrie pourraient fournir la confirmation la plus simple.

Gaia est actuellement en train de sonder le ciel avec une grande précision et aura des données disponibles dans les années à venir. D'ici là, on ne peut compter que sur les anciennes données de Hipparcos et les premières sorties de Gaia.

#La Méthode de l'Anomalie de Mouvement Propre

La méthode de l'anomalie de mouvement propre est utilisée pour analyser les changements de position des étoiles au fil du temps afin de déduire la présence de compagnons. En comparant les données de Hipparcos et Gaia, on peut suivre le mouvement moyen de l'étoile et chercher des signes d'un objet en orbite.

Pour des étoiles comme HW Vir et V471 Tau, le mouvement propre peut fournir des indices sur de potentiels compagnons. Cette méthode aide à évaluer la masse de ces compagnons en fonction de leur influence gravitationnelle.

#Application à HW Vir et V471 Tau

En appliquant cette méthode à HW Vir, on a trouvé des indices qu'il y a probablement une étoile ou une planète compagne. Les données montrent qu'il pourrait y avoir une accélération causée par un objet invisible. Dans le cas de V471 Tau, les indications d'une naine brune ont été écartées d'après nos mesures.

Pour HW Vir, l'anomalie de mouvement propre suggère qu'un corps en orbite est probablement présent, mais on ne peut pas le confirmer de manière définitive. Cependant, cette preuve augmente la probabilité qu'un compagnon existe.

#Réanalyser les Variations de Timing des Éclipses

En plus de chercher des compagnons, on a réexaminé le timing des éclipses dans HW Vir. En utilisant une méthode appelée échantillonnage imbriqué, on a analysé divers blocs de données pour voir si des signaux cohérents étaient présents.

Les résultats ont indiqué que, bien qu'il y ait de fortes périodicités dans les données, les signaux ne restaient pas cohérents dans différents sous-ensembles de données. Cette incohérence soulève des doutes sur le fait que ces signaux proviennent d'un compagnon planétaire.

Au cours de différentes analyses, on a identifié des signaux autour de 2500 jours et 4000 jours. Bien que des signaux de périodes plus longues aient été détectés, ils n'étaient pas cohérents entre les différents segments de données.

En utilisant des algorithmes de clustering, on a examiné la densité des signaux. Bien que certains signaux se soient regroupés autour de ces deux périodes, des paramètres divergents indiquaient qu'ils ne pouvaient pas être dus à un seul compagnon en orbite. Cela renforce l'idée qu'il pourrait aussi y avoir des facteurs non périodiques en jeu.

On a aussi découvert qu'appliquer des modèles keplériens (qui supposent que les planètes se déplacent en orbites régulières) ne s'adaptait pas bien aux données. Il semble que, au lieu de voir un comportement clair de type planétaire, on pourrait observer quelque chose de plus complexe qui nécessite différentes techniques de modélisation.

#Ajuster les Temps d'Éclipse avec de Nouvelles Techniques

Pour l'analyse du temps des éclipses, on a utilisé un logiciel appelé kima. Cet outil adapte l'échantillonnage imbriqué pour mieux ajuster les données de timing tout en permettant de la flexibilité dans le nombre de corps potentiellement en orbite.

À la suite de notre analyse, on a trouvé une solution à quatre signaux qui correspond au mieux aux données, ce qui est plus que la plupart des analyses précédentes. Les signaux tombaient autour des périodes notées précédemment, mais pas chaque signal dans le modèle ne correspond à un objet en orbite réel.

Ce modèle à quatre composants inclut les deux signaux périodiques proéminents mais suggère aussi une réalité plus complexe. On soupçonne que tous les signaux ne représentent pas des planètes ; certains pourraient être dus à d'autres processus astrophysiques.

Le signal le plus externe, qui représente potentiellement un compagnon, s'aligne mieux avec les données de mouvement propre. Cela suggère qu'il pourrait être le candidat le plus crédible si une planète existe vraiment.

#Conclusion

L'étude de HW Vir révèle une image complexe concernant l'existence de compagnons potentiels. Notre analyse n'a pas donné un résultat clair ; plutôt, elle suggère un environnement où plusieurs facteurs pourraient contribuer aux variations de timing des éclipses.

Bien qu'on ait trouvé deux périodes significatives dans les données de timing, on est prudents en affirmant des détections planétaires définitives. Il y a des incertitudes, et il est possible que des mécanismes non planétaires soient en jeu.

À l'avenir, les données de Gaia aideront à confirmer ou rejeter l'existence de compagnons autour de HW Vir. Les futures études pourraient aussi envisager différentes techniques de modélisation pour mieux capturer les nuances des variations de timing.

En fin de compte, bien qu'il y ait des preuves alléchantes d'un compagnon circumbinaire autour de HW Vir, beaucoup de travail reste à faire pour clarifier la véritable nature des signaux que nous observons. L'interaction de divers effets astrophysiques dans ce système binaire intrigant continue d'être un domaine de recherche important.