RESULTATS SPECTRAUX. — NATURE DES RAIES. TYPES STELLAIRES

Nos lecteurs connaissent l'importance des études spectrales du soleil, au moyen desquelles on est parvenu à reconnaître la nature chimique des substances incandescentes qui se trouvent dans cet astre. Une étude semblable était tout indiquée pour les étoiles. Il y avait deux choses princi]. .s à chercher : 1° quelles étaient les substances constitutives de leurs atmosphères incandescentes; 2" ces atmosphères étaient-elles ou non identiques dans toutes les étoiles?

La première recherche fut admirablement opérée pour quelques étoiles par MM. Huggins et Miller, qui, soit par la comparaison directe des spectres chimiques, soit par la comparaison avec le spectre solaire, établirent définitivement l'existence, dans les spectres des étoiles, de différentes raies solaires et celle d'un grand nombre de substances chimiques. Ainsi, dans Sirius, ils montrèrent que les raies principales provenaient de l'hydrogène, et qu'il s'y trouvait probablement aussi du sodium et du magnésium. Nos observations nous firent découvrir la quatrième raie de i'hydro-

gène, encore inconnue alors aux chimistes, et nous avons mis hors de doute que ces raies étaient très-larges et estompées sur les bords. Dans le principe, le célèbre M. Huggins croyait que ce résultat était dû à un défaut de notre instrument; maintenant il a reconnu lui-même l'exactitude de ces nuances, d'où il résulte que l'hydrogène se trouve dans Sirius sous une pression considérable. Nos premières observations nous donnèrent la preuve de la présence, dans a d'Orion, du sodium, du fer, du magnésium, etc., et nous permirent d'étendre et d'augmenter les deux belles tables du spectre de cette étoile et d'AIdébaran, données par M. Huggins. Nous trouvâmes que l'hydrogène ne faisait pas défaut dans a d'Orion; mais ses raies étaient confuses dans les grandes zones obscures dont cette étoile est couverte ; nous avons reconnu aussi que leur affaiblissement pouvait pro- \^enir de ce que cette étoile donnait partiellement un spectre direct. Une comparaison attentive des spectres d'Arcturus, d'AIdébaran, de Pollux et de la Chèvre avec celui du soleil, au moyen du prisme objectif, nous a montré plus de 60 raies franchement reconnaissables et coïncidant avec les raies métalliques solaires ; cela prouve par conséquent l'existence, dans ces étoiles, du sodium, du calcium, du fer. Pour cette dernière substance, il faut noter, comme spécialement remarquables, les raies du vert qui y forment une nombreuse série de groupes identiques, constituant une belle persienne. En réduisant le spectre solaire à une faible intensité, nous vîmes ressortir encore mieux l'identité des spectres stellaires et solaires dans ces étoiles.

Mais ce qui caractérise les spectres stellaires, c'est que

beaucoup d'étoiles, outre les raies fines métalliques , don-

i nent des zones très- obscures comme on en voit dans a

d'Orion, p de Pégase, omicron de la Baleine, etc. Quelquse

RÉSULTATS SPECTRAUX

sa

étoiles, comme a d'Hercule, la 12,561 de Lalande, etc., sont extrêmement curieuses ; les spectres s'y présentent comme une colonnade, ou plutôt comme un ruban irisé enroulé suivant des plis cylindriques. La figure 12 montre le spectre de a

d'Hercule, formé de sept belles colonnes vues fuyant en perspective; l'autre étoile n'en présente au contraire que trois, qui ne peuvent se résoudre en vraies raies métalliques noires ou brillantes. Le lecteur peut consulter les planches coloriées VH et VIII, où sont dessinés les types principaux de ces spectres. Pour qu'il puisse mieux les connaître, nous avons reproduit dans la première figure, planche VII, les raies principales du spectre solaire d'après Fraunhofer, qui suffît pour la comparaison de ces étoiles.

Ces figures donnent une idée générale de ce qu'on voit dans le champ de l'instrument; arrivons maintenant à quelques résultats plus particuliers.

Le fait le plus saillant qui ressort de ces recherches est celui-ci : tandis que les étoiles sont extrêmement nombreuses, leurs spectres se réduisent à un petit nombre de formes bien définies et distinctes, que, pour abréger, nous appellerons types. L'étude des étoiles m'a occupé pendant plusieurs années; j'ai étudié presque toutes les principales et un très-grand nombre d'autres, au moins 4,000 en tout, parce que, outre les étoiles principales, j'examinais

CO PHYSIQUE STELLÂIRE

toutes celles qui les entouraient. Les résultats ont été publiés dans divers mémoires insérés par extraits dans les Comptes- Rendus de l'Académie des sciences de Paris, et in extenso dans les Mémoires de la Société italienne, sér. III, tomes I et II, dans ceux de VAccademia poniificia de Nuovi Lincei, tome XXV, 24 mars 1872.

Nous pensons être agréable à nos lecteurs en leur donnant un extrait de ces travaux, qui ne sont pas encore terminés, mais que nos forces ne nous ont pas permis de continuer et nous ont même forcé d'interrompre. Le regretté d'Arrest s'y est ensuite adonné ; il reconnut l'exactitude de nos résultats qu'il étendit beaucoup; mais il fut interrompu par la mort. M. Vogel s'en est occupé, et M. Huggins s'est signalé moins par l'abondance que par l'exactitude et la délicatesse de ses recherches, qui sont devenues classiques.

En voici les principales conclusions. — Tous les spectres stellaires, à très-peu d'exceptions près, peuvent se réduire à quatre types principaux, représentés dans les deux planches VII et VIII.

1° Le premier type est celui des étoiles blanches ou bleues (pi. VII, fig. 2), comme Sirius, a de la Lyre, p, y. S, £, ^, ■/] de la grande Ourse, Castor, Markab, a du Serpentaire, etc. Leur spectre est presque continu ; seulement il est marqué de quatre fortes raies noires qui sont celles de l'hydrogène, mais renversées suivant le principe spectral connu de l'absorption. Ces raies peuvent être vues toutes les quatre dans les étoiles les plus brillantes; dans les plus faibles, il n'y a ordinairement de visible que la raie H8, ou la raie F du soleil, mais en général celle-ci est très-large, dilatée et souvent estompée sur les bords, surtout dans Sirius. Ceci est l'indice d'une température très- élevée et d'une forte densité dans l'atmosphère hydrogénée des étoiles de cet ordre. On y

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voit aussi des traces d'autres lignes, comme celles du magnésium, du sodium et quelquefois du fer, mais elles sont trèsfaibles et ne peuvent être aperçues que par un ciel très-pur. Pour nous néanmoins, nous n'avons jamais réussi à voir ces raies secondaires constamment nettes et précises, comme dans d'autres étoiles dont nous avons fait les dessins. Dans Sirius et Yéga, elles sont quelquefois bien distinctes; mais le plus souvent elles sont à peine perceptibles même dans un air excellent; il s'ensuit que les atmosphères de ces étoiles sont certainement un peu variables. Les figures du spectre de cette classe qui circulent dans les livres de spectroscopie, chargées de nombreuses et fortes raies noires, sont pour nous absolument erronées ou au moins exagérées : et cependant nous n'avons pas épargné les moyens de recherchemême les plus puissants. Quelques-unes de ces raies peuvent être dues à l'absorption atmosphérique terrestre, car, dans Sirius, nous les avons vues souvent quand l'étoile était basse, mais rarement au méridien. Dans a de la Lyre, nous les avons vues aussi au méridien (27 juin 1869). L'estompage des lignes principales de l'hydrogène dans les grandes étoiles est réel ; ce n'est pas une illusion ni un défaut d'instrument ; ce qui le prouve, c'est que, tandis qu'avec le prisme objectif, dans p des Gémeaux, ces raies fines étaient très-nettes, dans Sirius et dans a de la Lyre elles étaient au contraire tellement diffuses et larges, qu'il devenait impossibe d'attribuer cette apparence à un défaut de l'instrument.

Beaucoup d'étoiles blanches semblent avoir un spectre continu et sans raies; mais, si on les étudie avec soin, on les trouve de ce type avec des raies très-fines, il est vrai.

Cette classe est très-nombreuse et comprend plus de la moitié des étoiles visibles. Pour fixer leur état présent et permettre de reconnaître les changements de grande im-

portance qui pourraient survenir avec le temps, nous en donnons ci-dessous une liste. Elle est certainement incomplète, mais toutefois suffisante pour déterminer leur état à notre époque.

Il est bon d'avertir que, dans plusieurs étoiles de ce type, comme dans Procyon, a de l'Aigle, a de la Vierge, etc., on aperçoit beaucoup de raies fines assez visibles, aux endroits mêmes où l'on en voit à peine la trace dans d'autres, en sorte que ces étoiles semblent former la transition de ce type au suivant : mais on sait qu'elles sont légèrement variables, et c'est pour cela aussi que le type n'a pas toujours la même pureté.

2° Le second type est celui des étoiles jaunes : elles ont des raies très-fines; les raies de l'hydrogène s'y retrouvent, mais très-faibles, et sont loin d'être aussi marquées que chez les précédentes; le spectre est absolument identique à celui du soleil (voy. fig. 1, pi. VII); la Chèvre, Pollux, a de la Baleine, a de la grande Ourse et beaucoup d'autres étoiles de couleur jaune appartiennent à ce type. La finesse des raies exige que l'air soit très-pur et tranquille pour qu'on puisse les voir distinctement. Le sodium, l'hydrogène, le fer, le magnésium sont très-visibles. Un fait très-important c'est qu'avec la variation de couleur de certaines étoiles, les raies du spectre aient une intensité différente. Ainsi, dans Arcturus et Aldébaran, pendant la période de lumière rouge, les raies augmentent notablement de largeur et foncent beaucoup; quelques-unes deviennent même analogues à la raie D, et présentent des traces de zones à colonnes se rattachant au 3^ type. Les étoiles du 2^ type sont très-nombreuses. En examinant à diverses époques quelques-unes de ces étoiles, nous avons trouvé des différences telles que nous ne pourrions les attribuer toutes à des erreurs d'observation. Il semble pourtant

RESULTATS SPECTRAUX

que beaucoup d'étoites variables passent du S-^ au 3« type ; il en est ainsi probablement de a de l'Hydre.

CATALOGUE DE QUELQUES-UNES DES ÉTOILES PRINCIPALES DISPOSÉES SUIVANT LA CLASSE DE LEUR TYPE, l^r ET 2" TYPE.

CONSTELLATIONS

Aigle

Andromède. . . .

Anlinoiis

Verseau

Bélier

Baleine

Balance

Bouvier

Grand Chien . . .

Petit Chien. . . .

Capricorne . . . .

Cassiopée

Petit Cheval . . .

Céphée

Cygne

Cocher

Couronne boréale.

Corbeau

Coupe

Dauphin

Dragon

Hercule

Eridan

Gémeaux

Hydre

Lion

Lièvre

Lyre

Lézard

Mouche

Serpentaire. . . ,

Orion ,

Grande Ourse. . , Petite Ourse . , .

Pégase

Persée

Poisson austral . ,

l" type, ot de la Lyre.

?,ri,b

oc, ^, s, Ç, y,, G, p. . .

[^, V, S, s, Ç, TT, T, /] .

^, y, s, s, ç, ■/), alcor, p ^, Ç, vj

2^ type. Solaire.

iS, y, s, /*

a, ^j (J, c, yjj ^, 5, u2

al, «2^ /3, Ç, I et, Ç, ï), X (il, 33)

«,^ V, £ Ç ïj.//, I, e, ff,T, w «, (î, s, Ç. T (J

p, Ç, T), V2, I, TT, 80

a, £, ç, /*, A, 1»^ variable y; s. /* /3, y. ^ 3', 3

s, V), I, A , /jt, TT, u

CONSTELLATIONS

Poissons .

Sagittaire. Scorpion.

Serpent .

Taureau ,

Triangle .

Vierge . .

1«' lype, a de la Lyre.

T, I, z, u, t', Pléiades

ic type, Suiaii'c.

loi

3° Le troisième type est celui qui se rencontre dans les étoiles orangées et rouges; il est formé de lignes noires et