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19 février 2008 2 19 /02 /février /2008 16:50

SMCDetail.jpg          Plusieurs lecteurs m'ayant demandé à quoi se rapportait l'intitulé de mon blog, c'est tout à fait volontiers que je fais un point d'information sur ce sujet : les céphéides sont, en effet, des étoiles bien particulières, tant du point de vue astronomique que de celui de l'histoire même de l'astronomie. Et c'est bien pour ces raisons que je les ai choisies...

 

 


caractéristiques des céphéides


     Une céphéide est une étoile géante ou supergéante de couleur jaune dont la masse représente entre 4 à 15 fois celle du Soleil tandis qu'elle est de 100 à 30 000 fois plus lumineuse que lui. Sa caractéristique principale est que son éclat varie de manière périodique de 0,1 à 2 magnitudes (cf. glossaire sujet  astronomie et astrologie) selon une période fixe comprise entre 1 et 100 jours. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les céphéides sont également appelées « étoiles variables », le terme céphéide provenant de la première d'entre elles découverte dans la constellation de Céphée.

 
     Une céphéide est une étoile jeune, plus jeune que le Soleil mais aussi plus complexe que lui. Elle doit sa lumière intense à la fusion nucléaire qui, en son centre, transforme l'hélium en carbone (pour mémoire, le Soleil transforme l'hydrogène en hélium). De ce fait, il existe chez une céphéide une alternance de contraction et de dilatation de son enveloppe externe en raison du déséquilibre entretenu par les forces de la gravité et de la pression des gaz. La conséquence en est une variation régulière de la
température de surface de l'étoile et donc un changement périodique de sa luminosité. On estime que la période de variation d'éclat de ce type d'étoiles correspond à environ deux fois le temps mis par l'onde de pression pour migrer du centre à la périphérie de l'astre.

 
     En astronomie, la relation entre la période et la luminosité d'une céphéide en ont, en quelque sorte, fait des marqueurs des échelles de distance dans l'Univers. En effet, plus une céphéide est volumineuse et plus le trajet suivi par les ondes lumineuses en son sein sera long ce qui entraîne que plus elle est lumineuse, plus sa période de variation d'éclat sera long. A partir du moment où l'on connaît la période d'une céphéide – ce qui est facilement mesurable – on peut en déduire sa
luminosité intrinsèque (réelle) par la relation période-luminosité. Dès lors, il suffit de comparer la luminosité apparente de l'étoile (celle observée à partir de la Terre) à sa luminosité intrinsèque pour obtenir sa distance. Très brillantes, donc visibles de loin, les céphéides sont détectées à présent dans d'autres galaxies que la nôtre jusqu'à des distances de 80 millions d'années-lumière environ grâce au télescope spatial Hubble. Ces déterminations de distances sont essentielles au calcul de la valeur de la constante de Hubble, qui mesure le rythme d'expansion de l'Univers. On comprend donc pourquoi certains astronomes les ont appelées les « balises de l'espace ».

 
     Voilà pour la partie exclusivement explicative du phénomène mais ce n'est pas seulement pour cette caractéristique, fut-elle exemplaire, que j'ai choisi les céphéides : elles témoignent également d'une des avancées les plus importantes en astronomie au siècle dernier.

 

 

 

 histoire de la découverte des céphéides

 

     Dans les années 1910-1920, une astronome de l'université Harvard, Henrietta Leavitt (1868-1921), remarque la présence de céphéides dans les nuages de Magellan, galaxies naines satellites de la Voie lactée. Elle se rend compte que plus elles sont brillantes, plus leur période de variation est longue. C'est elle qui nullva établir la relation entre la période de variation et la luminosité apparente de ces astres très particuliers, mesure qui sera pour la première fois réalisée en 1916 par son collègue Harlow Shapley (1885-1972). Par la suite, cette découverte viendra conforter les travaux d'Edwin Hubble (1889-1953), le premier à avoir compris, en 1924 et grâce au nouveau télescope du Mont Wilson, que les « nébuleuses » que l'on croyait jusqu'alors faisant partie de notre galaxie lui sont en réalité extérieures. Il pourra ensuite formuler sa fameuse « loi de Hubble », à l'origine du concept de l'expansion de l'Univers.

 

 

 

un exemple de l'intelligence humaine

 

     La découverte des céphéides m'a semblé être exemplaire de ce qu'est la Science : une observation minutieuse des phénomènes qui nous entourent, de la logique et de la déduction (Leavitt), l'accélération de nos connaissances grâce au perfectionnement des techniques (le télescope du Mont Wilson) et, peut-être le plus important, le travail d'équipe. Même s'il est parfois difficile de rendre justice à tous (les travaux d'Henrietta Leavitt ne furent pas reconnus d'emblée à leur juste valeur). Il n'empêche : la Science, dans toutes ses composantes, sait évoluer, se transformer, se remettre en cause et, au bout du compte, nous expliquer ce que nous sommes. C'est cela sa grandeur.
 
  
 
 

images :

 

1. détail du petit nuage de Magellan (source : www.astrosurf.com/astrofil/)
2. Henrietta Leawitt (1868-1921) (source : www.astronoo.com)
           Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

 
 

Mots-clés :  céphéides - Henrietta Leavitt - luminosité intrinsèque - luminosité apparente - loi de Hubble  

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

 

 

Avis au lecteur : on trouvera d'intéressantes précisions sur le sujet dans le commentaire de GG2, en date du 23/07/08.

 

 

 

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Mise à jour de l'article : 16 août 2009

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Published by cepheides - dans astronomie
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commentaires

Carême-Prenant 04/02/2013 15:11

Bonjour et merci pour cet excellent article qui, en quelques lignes, nous fait facilement comprendre tout l'intérêt des étoiles variables de type céphéides. Pour la petite histoire, lorsque l'on
comprit que cette découverte majeure permettait de calculer les distances astronomiques, les modérateurs du prix Nobel cherchèrent à contacter Henrietta Leawitt, astronome réputée pour son
extraordinaire discrétion : hélas, elle était morte depuis trois ans et, comme le fait remarquer un autre commentaire, il n'est possible de décerner un prix Nobel qu'à une personne vivante...

cepheides 05/02/2013 15:46



C'est effectivement bien dommage pour H. Leawitt dont on n'a pas su en son temps reconnaître toute l'importance de sa découverte. Heureusement, aujourd'hui, la
communauté scientifique sait bien ce qu'on lui doit ! Un peu tard toutefois...



cathy 05/10/2008 13:05

je vient de lire votre article sur les céphéide,je trouve cela très interressant mais cela serait bien si je pouvais avoir l'occasion de les observer moi aussi.pouvez vous me donner l'adresse d'un centre d'oservation?et d'un bon prof pour les explications qui vont avec!+5.

cepheides 05/10/2008 17:20


Bonjour Cathy. Il est très difficile d'observer directement des céphéides car il faut un télescope puissant et, de plus, observer leurs variations au fil du temps ce
qui est réservé pratiquement aux professionnels. Je pense que vous trouvrerez des explications sur le site de l'Association française d'Astronomie (www.afanet.fr) ou sur le site de de leur journal
(cieletespace.fr). Il vous reste la possibilité de rechercher le terme céphéides sur un moteur de recherches comme google.fr ou altavista.fr. Bonne exploration.


GG2 23/07/2008 23:40

Cet article est vraiment très bon !

J'aimerais par ailleurs y ajouter quelques compléments : la luminosité des céphéides varie parce qu'elles pulsent, autrement dit parce que leur surface lumineuse augmente. Comme une large baie vitrée laisse passer plus de lumière qu'une étroite lucarne, une céphéide dilatée sera plus brillante qu'une céphéide contractée. Concernant les températures, il faut savoir que le maximum est atteint pendant l'augmentation en luminosité, et le minimum est rejoint au milieu de la décroissance en magnitude. Une céphéide peut ainsi passer d'un type spectral à l'autre pendant son cycle, les fluctuations en température le permettent.

En fait, le nom de céphéides est arrivé après les observations de Leavitt (ou Leawitt). On s'est rendu compte que l'étoile delta Cephei était l'astre le plus remarquable à adopter le même comportement que les variables des Nuages de Magellan. Pour être très exact, on devrait parler de delta-céphéide, car il existe aussi des bêta-céphéides qui ne se rangent pas tout à fait dans la même catégorie.

Delta Cephei a l'avantage d'être parfaitement visible sans instrument, même dans un ciel citadin. Elle possède aussi des étoiles voisines dont l'éclat est constant. En les observant attentivement et en comparant les luminosité, on peut en l'espace d'une ou deux semaines mettre en évidence la variabilité de delta Cephei. Du minimum au maximum, il s'écoule un jour et demi ; du maximum au minimum, quatre jours passent. La croissance est donc bien plus rapide que la décroissance : c'est une caractéristique significative de toutes les céphéides.

Vous avez correctement écrit que c'est grâce aux céphéides qu'Edwin Hubble a pu mesurer les distances des galaxies (dès 1925) pour ensuite formuler la loi qui porte son nom. Ces travaux étaient censés se préciser et se compléter avec un télescope spatial ; le "Hubble Space Telescope" a réalisé de nombreuses observations et découvertes de valeur inestimable, mais c'est bien pour l'observation des céphéides qu'il a été baptisé "Hubble".

En fait, le comité Nobel a pensé à récompenser Henrietta Leavitt pour sa découverte. Comme vous le savez, la découverte et le prix Nobel qui va avec sont très souvent largement séparés dans le temps. Tellement qu'au moment d'être nommée, Leavitt était déjà décédée... Et un Nobel ne peut malheureusement être décerné à titre posthume.

Yaël Nazé, auteur du bouquin "L'Astronomie au féminin" (qui retrace les parcours professionnels de femmes astronomes méconnues par rapport à leurs homologues masculins) a attiré mon attention sur le fait que l'on parle de "loi de Hubble", de "diagramme de Hertzprung-Russell", de "théorème de Vogt-Russell", de "masse de Chandrasekhar", mais uniquement de "relation période-luminosité". Le terme "loi de Leavitt" serait pourtant une manière de rendre justice et hommage à l'astronome.

cepheides 28/07/2008 19:45


Je vous remercie très sincèrement pour votre commentaire, très riche et fort documenté, qui complète parfaitement le texte du sujet proprement dit. Concernant Leawitt,
je ne peux m'empêcher de penser que si elle avait été du sexe masculin, sa remarquable découverte lui aurait été plus facilement attribuée, avec les récompenses et/ou honneurs qui s'imposaient et,
comme vous, je déplore que la loi astronomique qui reprend son observation ne porte pas son nom... Au delà du grand public, la communaute scientifique sait néanmoins ce qu'on lui doit, ce qui est
une petite consolation.


chezsabine0309 20/03/2008 17:49

c'est super intéressant!

aika08 19/02/2008 17:03

Posté le lundi 18 février 2008 09:32

C'est une très bonne explication !!
je vous souhaite un bon lundi !!

kittykat 19/02/2008 17:01

Posté le dimanche 16 décembre 2007 17:39

j'ai trouvé,je ne mourrais pas idiote.Petit conseil aux nuls comme moi,passez plutôt par Google,j'ai ramé sans résultat sur altavista;c'est une constatation perso pas une critique.

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