astronomie

     Dans un sujet précédent, je cherchais à replacer notre Soleil dans le grand concert cosmique (voir sujet place du Soleil dans la Galaxie) et, comme on l'a vu, les étoiles (ou les « soleils ») de notre galaxie ne sont bien sûr pas organisés au hasard. Rappelons que, comme pour toutes les galaxies du même type, la nôtre est grossièrement divisée en deux parties : le disque qui contient approximativement les 2/3 des étoiles, plutôt jeunes, et le halo, c'est-à dire la partie sphéroïdale située en dehors du bulbe galactique renfermant surtout des étoiles âgées (et où se trouve d'ailleurs notre Soleil, plus précisément dans un des bras annexes de cet ensemble, le bras d'Orion). Afin d'être un peu plus complet, j'aimerais revenir aujourd'hui sur l'organisation plus particulière de certaines étoiles : les amas globulaires.
     Il existe deux types d'amas globulaires : les amas globulaires proprement dits et les amas ouverts.

 
          généralités

 
     Un amas globulaire est un conglomérat d'étoiles toutes liées entre elles par les forces de gravitation et qui ont été formées dans des conditions identiques durant un laps de temps assez court (d'un point de vue astronomique, cela va sans dire) : ces étoiles évoluent donc de la même manière. Les amas globulaires sont des systèmes sphériques assez denses qui contiennent de quelques milliers à quelques centaines de milliers d'étoiles, le centre de l'amas en contenant la plus grande concentration. On y trouve surtout des étoiles âgées.

     A l'inverse, les amas dits « ouverts » (qu'on appelle aussi amas galactiques), à l'exemple de celui des Pléiades, sont bien moins riches en étoiles et on n'y retrouve pas de centre identifiable : de formes irrégulières, tous situés dans le plan galactique, on en connaît environ un millier (mais ils sont très certainement beaucoup plus nombreux). Ces amas ouverts sont en fait de petits groupes d'étoiles jeunes mais ce n'est pas cette organisation d'étoiles qui nous intéresse aujourd'hui. Revenons donc sur le premier type stellaire d'amas.

 
          les amas globulaires

 
     Ces groupes particuliers d'étoiles se distribuent principalement, on l'a dit, autour du centre de la Galaxie (dans le halo), grossièrement selon une sphère, mais pas seulement puisque on a pu mettre en évidence la présence de certains de ces amas autour des galaxies satellites de la nôtre comme les nuages de Magellan et également autour de notre plus proche voisine, la grande galaxie d'Andromède M31. Le calcul de la vélocité radiale de la plupart des amas globulaires montre qu'ils se déplacent selon des orbites elliptiques excentrées qui les entraînent loin de la Galaxie et qui peuvent atteindre jusqu'à 100 000 al, bien plus que les dimensions du disque galactique. Ils contiennent beaucoup d'étoiles variables (céphéides) dont le nombre varie d'ailleurs selon les amas mais également de nombreuses naines blanches, voire des étoiles à neutrons dont certaines sont des pulsars (voir glossaire). Ce qui est passionnant c'est que, à l'exemple de l'amas d'Hercule M13, ces formations d'étoiles datent du tout début de la Galaxie et sont, en quelque sorte, les témoins des premiers temps de sa formation. Ces amas sont généralement massifs puisque composés de centaines de milliers (voire millions) d'étoiles, étoiles qui, de par leur origine, sont forcément toutes très âgées et donnent à l'ensemble une teinte tirant sur le rouge. Toutes ? Pas vraiment puisqu'on a la surprise d'y rencontrer quelques géantes bleues, donc jeunes, plutôt situées dans leurs centres. Comment cela est-il possible puisque l'on vient de voir que ces amas globulaires sont vieux (par exemple, pour l'un d'entre eux appelé M3, on a calculé qu'il était âgé de 6,5 milliards d'années) et que le temps écoulé depuis leur formation est suffisant pour que certaines étoiles aient pu parcourir tout le cycle de l'évolution stellaire et se retrouver à l'état de naines blanches. Que viennent faire ces jeunes géantes bleues dans le modèle ?

 

          les traînards bleus

     On vient de voir que les amas globulaires sont vieux, très vieux : la plupart ont vu la naissance de l'Univers ou peu s'en faut, c'est à dire il y a 12 à 13 milliards d'années (voir nota 1). Les géantes bleues que l'on vient d'évoquer font donc quelque peu désordre : en fait, ces étoiles (découvertes par Alan Sandage en 1953) qu'on appelle des « traînards bleus » (sic) sont probablement formés à partir de la fusion de vieilles étoiles et cela sous l'effet des remaniements des forces de liaison. Expliquons nous : ces amas se trouvent à proximité de la Galaxie, masse énorme de dizaines de milliards d'étoiles, qui exerce sur eux une attraction considérable grandissant d'autant plus qu'ils s'approchent d'elle. De ce fait, la force d'attraction galactique peut augmenter jusqu'à dépasser les forces de liaison des étoiles de l'amas entre elles. Un certain nombre de ces étoiles sont alors « aspirées » vers la Galaxie. Toutefois, un phénomène de compensation se produit alors par l'intermédiaire d'étoiles binaires (voir glossaire) nouvellement formées ou renforcées qui consolident les liaisons internes de l'amas ce qui lui permet de garder sa cohésion (nota 2).

 
    On comprend donc que, chaque fois qu'un amas globulaire s'approche un peu trop de la Galaxie (par exemple lorsqu'il se trouve à proximité de l'extrémité d'un des bras galactiques), il perd un certain nombre d'étoiles... au point, au bout d'un certain nombre de rotations, de se voir complètement démembré. On estime que, depuis le Big Bang, la moitié d'entre eux a déjà été « réabsorbée » par leur gigantesque voisine. Certains d'entre eux – comme Palomar 13 – en sont au stade ultime et on peut penser que ce sont leurs derniers passages autour de la Galaxie, leurs étoiles ayant été pour l'essentiel déjà dispersées.

     On voit donc que, à l'échelle cosmique également, la Vie (traînards bleus) peut naître de la mort, même si, au bout du compte, il s'agit d'un combat perdu d'avance...

 
     Je ne saurais terminer ce bref sujet sur les amas globulaires sans préciser qu'ils ont fourni un grand tribut à l'astronomie contemporaine : ce sont eux qui ont permis de valider le diagramme de Hertzsprung-Russel qui permet de classer les étoiles ou plus précisément de répartir statistiquement leurs âges : c'est avec cette classification qu'on peut estimer que notre Soleil est à la moitié de son existence tandis que d'autres étoiles (je pense à Antarès) sont sur le point de terminer la leur.

     Ce sont aussi les amas globulaires qui servent d'indicateurs de distance en cosmologie et eux encore qui ont permis de démontrer que le Soleil – on y revient - est situé en lointaine banlieue de la Galaxie (En 1919, Shapley a démontré que la répartition des amas globulaires n'est pas uniforme dans le ciel puisque leur concentration est plus importante dans la direction du Sagittaire; comme cette répartition ne peut être, comme on l'a déjà dit, que sphérique dans la Galaxie, cette irrégularité apparente ne peut s'expliquer que parce que le Soleil est loin du centre de la Galaxie. On sait à présent qu'il s'en situe à environ 10 000 al alors que le rayon de la Voie Lactée est d'environ 15 000 parsecs (soit 50 000 al).

 
     Nota 1 : de nouvelles observations de Hubble confirment un Univers âgé de 13 à 14 milliards d'années. En auscultant l'amas globulaire M4, à 7000 années-lumière du Soleil dans la constellation du Scorpion, les astronomes ont détecté en 2002 les étoiles les plus vieilles de l'Univers, des naines blanches de magnitude 30 dont on a pu déterminer la température et l'âge. Ces étoiles sont âgées de 12 à 13 milliards d'années. Des modèles du cycle de la vie des étoiles soutiennent que ces premiers astres se sont formés 1 milliard d'années après le Big-Bang. Du coup, l'Univers serait âgé de 13 à 14 milliards d'années. (sources : futura-sciences.com)

 

     Nota 2 : les énergies de liaison de certaines binaires peuvent être supérieures à celles de l'amas tout entier : cette énergie peut donc s'opposer efficacement au phénomène de collapse dû au stimulus gravitationnel. On parle alors de système autogravitant, c'est-à-dire un système qui subit un effet inverse à un système thermodynamique classique qui voit sa température augmenter lorsqu'on lui fournit de l'énergie : la dispersion des vitesses des éléments qui le composent, l'analogue de la température, augmente lorsque son énergie totale diminue.

 

Glossaire (in Wikipedia France)

* étoile binaire : en astronomie, une étoile binaire se compose de deux étoiles orbitant autour de leur centre de gravité commun.

* naine blanche : résidu d'une étoile éteinte, c'est l'avant-dernière phase de l'évolution des étoiles dont la masse est comprise entre 0,8 et 8 fois celle du Soleil.

* étoile à neutrons : c'est le résultat de l'effondrement d'une étoile massive sous l'effet de sa propre gravité, lorsqu'elle a épuisé tout son combustible nucléaire. Selon la masse du noyau qui s'effondre, il se forme, par ordre croissant de masse, soit une naine blanche, soit une étoile à neutrons, soit un trou noir. La libération d'énergie qui en résulte produit une supernova de type II, Ib ou Ic.

* pulsar : nom donné à une étoile à neutrons, tournant très rapidement sur elle-même (période typique de l'ordre de la seconde, voire beaucoup moins pour les pulsars milliseconde) et, émettant un fort rayonnement électromagnétique dans la direction de son axe magnétique. Le nom de pulsar vient de ce que lors de leur découverte, ces objets ont dans un premier temps été interprétés comme étant des étoiles variables sujettes à des pulsations très rapides. Pulsar étant l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), cette hypothèse s'est rapidement avérée incorrecte, mais le nom leur est malgré tout resté.

 

Images

1. amas globulaire fermé (sources : wwwlapp.in2p3.fr)

2. amas globulaire ngc 1850b (sources : http://spt06.chez-alice.fr/amas.htm)

3. amas globulaire M13(sources : fr.wikipedia.org/wiki/)

Compléments

     En juillet dernier (2008), l'origine des amas globulaires a été dévoilée par la plus grosse simulation de galaxies jamais réalisée ce qui a permis de retracer l'histoire de ces zones de forte densité stellaire. Lors de la collision de deux galaxies spirales, les nuages de gaz qu'elles contiennent entrent en collision. Leur pression est telle qu'elle provoque une flambée de formations stellaires. Toutes ces étoiles restent alors concentrées dans la grande banlieue des galaxies, donnant naissance aux amas globulaires.

(Science & Vie, n° 1092, sept. 2008)

Brève : l'origine des traînardes bleues

     ... le seul moyen pour une étoile de se regénérer est de gagner du poids. Restait à savoir d'où provenait cette matière revivifiante. Les théoriciens avaient établi deux scénarios possibles. Soit un choc entre deux étoiles les fait fusionner. Elles forment alors une étoile deux fois plus massive, qui paraît donc plus jeune. Soit les traînardes bleues sont issues de systèmes binaires, c'est-à-dire de couples d'étoiles tournant l'une autour de l'autre. Lorsque l'une d'elles commence à vieillir, son enveloppe d'hydrogène et d'hélium se dilate et elle se rapproche dangereusement de sa partenaire. Jusqu'au moment où celle-ci, par gravité, aspire la matière de l'enveloppe et ainsi se regénère au détriment de la première.

     Pour départager les deux hypothèses, les chercheurs ont donc compté le nombre de blue stragglers de plusieurs amas. Ils ont alors observé qu'il est fortement corrélé au nombre théorique de systèmes binaires qu'ils contiennent tandis qu'il est sans rapport avec les probabilités de collisions.

(Science & Vie, 1098, mars 2009)

Mots-clés : amas fermés - amas ouverts - trainards (ou trainardes) bleu(e)s - nuages de Magellan - galaxie d'Andromède - céphéides - géantes bleues - Alan Sondage - diagramme de Hertzsprung-Russel - distances galactiques - étoiles binaires - pulsars - Harlow Shapley 

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Mise à jour : 28 mars 2023

      Adolescent, levant les yeux vers le ciel par une belle nuit sans lune, j'observais avec étonnement ces myriades d'étoiles dont je savais que le Soleil n'était que l'une d'entre elles. Sans cesse me revenait cette question : où nous situons-nous réellement dans cette immensité ? Je savais évidemment que nous nous trouvions dans une galaxie bien particulière, la Voie lactée, et que, au delà, brillaient, d'un feu atténué par l'incommensurable distance, des milliards d'autres galaxies recelant chacune des milliards de soleils.... La réflexion de Pascal me revenait alors à l'esprit : « La profondeur glacée de ces espaces infinis m'effraie ». Pourtant, moi, l'ignorant, je n'étais pas effrayé (au sens pascalien du terme) mais simplement curieux. Comme pour les milliards d'années qui ont été nécessaires pour façonner la Vie sur Terre, notre cerveau a du mal à imaginer le nombre des étoiles et leurs distances. Parlons alors plus simplement de l'infime parcelle où nous vivons.

 

Notre galaxie, la Voie lactée

 
     Depuis toujours, puisque c'est la nôtre, on la nomme « la Galaxie » (avec un grand G). C'est donc la galaxie dans laquelle se trouve le Système solaire et toutes les étoiles visibles à l'œil nu. Sous de bonnes conditions d'observation, notamment l'absence de pollution lumineuse, elle se voit sous la forme d'une bande plus claire, la Voie lactée, dans le ciel nocturne. Puisque nous en sommes partie intégrante, il est difficile de connaître sa forme exacte, mais l'on sait que celle-ci est assez semblable à celle de notre voisine du groupe local, la Galaxie d'Andromède M31.

 
     Notre galaxie est une grande galaxie spirale de type Sb ou Sc. On ne sait toujours pas avec certitude si elle a une structure barrée mais des études récentes le donnent à penser.

 
     Composée d'un disque (70% de la masse visible et constitué d'étoiles de caractéristiques variées) et d'un halo (composante sphéroïdale de notre Galaxie située au-delà du bulbe et surtout peuplé d'étoiles âgées), elle représente un ensemble d'environ 150 milliards d'étoiles, principalement concentrées dans un disque oblong d'un diamètre de 30 kiloparsecs pour une épaisseur moyenne d'environ 400 parsecs (voir glossaire). Elle est animée d'un mouvement de rotation autour de son centre, mouvement qui est mis en évidence par l'étude du déplacement des étoiles au voisinage du Soleil (ajoutons que ce mouvement se mesure aussi sur la raie d'émission de l'hydrogène neutre). Sachant que la vitesse de rotation d'une étoile dépend de sa distance au centre galactique (et que la variation de la vitesse en fonction de la distance au centre dépend du fait que les étoiles sont plus concentrées dans les régions centrales de la Galaxie, dont on a pu ainsi déterminer la masse totale, égale à 700 milliards de masses solaire environ), cette vitesse de rotation est, pour le Soleil, de 220 kilomètres par seconde, ce qui correspond à une révolution complète autour du centre galactique en environ 250 millions d'années, durée bien inférieure à l'âge de la Galaxie elle-même qui est de 13,5 milliards d'années environ.

 
     Notre galaxie est composée de plusieurs bras spiraux (voir l'image) dont les quatre principaux sont les bras de Norma, Persée, Sagittaire-Carène et Ecu-Croix (dans l'ordre, en partant du centre de la Galaxie : Norma ou bras 3 kps , Ecu-Croix ou bras du Centaure, Sagittaire ou bras Sagittaire-Carène, Orion ou bras local, Persée et le Cygne ou bras extérieur). Il est à noter que le « bras d'Orion » n'est pas à proprement dit un bras mais un conglomérat d'étoiles et de gaz entre les bras du Sagittaire et de Persée). Dernière précision : il existe presque autant d'étoiles sur les bras qu'entre eux mais ce sont les étoiles les plus brillantes qui y résident puisque les bras sont des lieux de formation stellaire.

Pour une présentation plus détaillée de notre galaxie, voir le sujet dédié ICI

 
Place du Soleil dans la Galaxie

 
     Le Soleil est situé dans le Bras d'Orion - un bras assez petit comparé au Bras du Sagittaire, qui se situe plus près du centre galactique. La carte de l'endroit montre plusieurs étoiles visibles à l'œil nu, situées loin dans le bras d'Orion. Le groupe d'étoiles le plus marquant est composé des étoiles principales de la constellation d'Orion, de laquelle le bras spiral tire son nom. Toutes ces étoiles

sont des géantes et supergéantes lumineuses, des milliers de fois plus lumineuses que le Soleil. L'étoile la plus brillante de la carte est Rho Cassiopeiae, située à 11650 années-lumière de nous (juste une étoile à peine visible à l'œil nu, mais en réalité une supergéante 500

000 fois plus lumineuse que le Soleil). Le Soleil se situe donc à la périphérie de la Voie Lactée, proche du bras de Persée. Mais proche jusqu'à quel point ? Cette question, qui peut paraître simple, n'a toujours pas été tranchée par les astronomes. Des mesures séparées ont en effet abouti à des distances variant du simple au double - de 2,2 kiloparsecs (7175 années-lumière) à plus de 4 kpc (13050 années-lumière). Les études récentes font plutôt pencher la balance du côté de la première estimation sans que le débat soit définitivement tranché.

 
     Notre Soleil fait donc partie d'un ensemble gigantesque, lui-même minuscule par rapport au reste de l'univers visible. Il est situé loin du centre de la galaxie qui l'abrite : c'est une petite étoile assez commune, banale même, à mi-chemin de son espérance de vie et qui n'a comme principale caractéristique que de voir tourner autour d'elle la seule planète dont nous sommes sûrs qu'elle abrite la Vie, notre Terre.

 
     On dit parfois qu'il y a plus d'étoiles dans l'Univers qu'il y a de grains de sable à la surface de la Terre : la comparaison est-elle exagérée ? En réalité, presque pas... Et elle a le mérite de bien parler à l'esprit en nous rappelant que le Soleil n'est qu'un de ces grains de sable parmi tous les autres et en nous faisant comprendre combien nous sommes petits et isolés. De ce fait, comment pourrait-on croire que la Vie n'a pas pu apparaître ailleurs, plus ou moins différemment ? C'est statistiquement impossible...

 

 
Glossaire

 
     * parsec :  le parsec (pc) est une unité de mesure appréciable en astronomie galactique. Il représente 3.26 années-lumière et est la distance d'une étoile d'où l'on voit la séparation Terre-Soleil sous un angle de une seconde d'arc.

 

Images

1. place du Soleil dans la Galaxie (sources : www.cuk.ch)

2. la galaxie d'Andromède M31, une sœur de la Voie lactée (sources : cidedom.com)

3. notre Soleil, une étoile parmi des milliards de milliards d'autres étoiles (sources : www.fond-ecran.net/)

 Brêve :Voie lactée, le recensement

     Depuis 1985 une équipe de l'observatoire de Besançon a entrepris le colossal travail de recensement des étoiles composant notre galaxie, travail à présent publié. La Voie lactée se compose en fait de 140 milliards d'étoiles (un chiffre plus faible que prévu et fidèle à 10 milliards près) dont la répartition, déséquilibrée, fait apparaître une prédominance des étoiles de faible masse : 60 % des étoiles sont des naines rouges. Les étoiles supergéantes (plus de 15 masses solaires), par contraste, sont peu nombreuses, environ 18 000 seulement (0.00001 % du total), tandis que les étoiles géantes (entre 2 et 15 masses solaires) ne sont que 100 millions. Les étoiles "moyennes" (de 0.5 à 2 masses solaires) sont moins de 15 % et celles qui sont rigoureusement identiques à notre Soleil ne sont "que" 2,4 milliards (1.7 %). L'ensemble des étoiles "qui brillent" représente donc 100 milliards d'astres. Les 40 milliards restants sont représentés par les naines brunes (30 milliards soit 21 %) et les naines blanches (1 milliard soit 7 %). Le reste se compose d'étoiles à neutrons (1 milliard environ) et  de trous noirs (1 milliard également). Par extrapolation, on estime le chiffre des planètes tournant autour de ces étoiles à mille milliards.

(sources : Science & Vie, n° 1103, août 2009)

  Nota : pour en savoir plus sur les caractéristiques de ces différents groupes d'étoiles, se reporter à l'article : mort d'une étoile) 

Mots-clés : Voie lactée - Soleil - galaxie d'Andromède - galaxie barrée - disque galactique - halo galactique - parsec - bras spiraux - bras d’Orion -  Rho Cassiopeiae

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Mise à jour : 28 mars 2023

          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 va 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 : 28 mars 2023

     Aussi loin que remonte l'histoire de l'Homme, il semble que sa curiosité et son imaginaire l'aient attiré vers les étoiles. Bien avant le temps du modernisme et de la technique, les Anciens avaient déjà cherché à expliquer cette profusion de joyaux scintillants qui parsemaient leurs ciels nocturnes ; ils désiraient comprendre la signification profonde de ces décors en apparence mobiles au fil des nuits mais suffisamment fixes toutefois pour revenir, immuables et lointains, selon le rythme des saisons. Mélangeant science balbutiante et mystique incertaine, toutes les grandes civilisations du passé ont accordé aux étoiles une place prépondérante dans l'avancée de leurs destinées et, afin de les mieux repérer, les ont répertoriées selon des critères qui, tous, faisaient appel à des constructions théoriques. C'est ainsi que, traçant des lignes imaginaires reliant ces soleils dont ils ne comprenaient pas encore la nature, leurs savants ont édifié de subtiles constructions géocentriques : les constellations. Que ces lignes abstraites, unissant des étoiles sans lien aucun, ne soient identifiables que de la Terre seule n'avait aucune importance aux yeux des habitants puisque leur unique univers était leur planète. Ces repères servaient essentiellement aux voyageurs de la Terre des origines – les caravanes traversant les étendues désertiques puis les marins s'aventurant sur des mers inconnues – ainsi qu'à quelques astronomes des Religions.

      Pour calmer son angoisse existentielle, l'Homme a toujours eu besoin de s'en rapporter à des instances supérieures, inaccessibles, et dont les seules traces de leur existence résident dans des « signaux » qu'il convenait d'interpréter. Les étoiles ont longtemps tenu ce rôle puisque l'on ignorait tout de leur vraie nature : jusqu'à encore peu, la plupart pensait qu'il s'agissait, suivant Ptolémée, de « joyaux » accrochés sur une sphère extérieure à la Terre. L'astronomie a heureusement remis tout cela en perspective. Ah, l'astronomie... Certainement une des plus belles disciplines scientifiques - qui ne peut qu'observer et jamais toucher (ou si peu) - et qui révèle tout le génie de l'Homme, capable, à force d'observations et de contre-observations, d'expériences indirectes et de développement de ses outils d'analyse, de suggérer, de prédire, de comprendre enfin.

      Venue des temps anciens, et hélas seulement séparée d'elle par deux petites lettres, l'astrologie croit pouvoir expliquer l'Univers et surtout anticiper l'avenir. A l'échelle de l'individu, elle prétend prédire le futur des uns et des autres, comme si celui-ci était inscrit par avance dans un grand dictionnaire de l'Humanité. Quels matériaux utilise-t-elle pour asseoir ses certitudes ? Les planètes, bien sûr, mais aussi les étoiles ou plus précisément leur agencement sous la forme de constellations ce qui, on l'a dit, relève de l'absurde : une constellation n'est qu'une vue théorique, créée par l'Homme pour repérer plus facilement les étoiles depuis la Terre et ne représentant rien de réel.

     Prenons un exemple : la constellation du Scorpion, essentiellement visible de l'hémisphère austral. On peut la décrire de deux manières : littéraire ou astronomique.

     * littéraire  (j'ai écrit ces lignes il y a quelques années) : le Scorpion est une superbe constellation, peut-être une des plus remarquables qu'il soit donné d'observer par une belle nuit sans lune. Il est dominé par la géante rouge Antarès, une immense étoile incandescente, surveillée de près par les scientifiques redoutant sa transformation possible en supernova. Antarès unit la tête de l'arachnide à son corps et par sa magnificence éclipse tous ses autres partenaires imaginaires. C'est ainsi que l'œil même averti n'accorde guère d'attention aux derniers astres de la constellation, ceux qui composent la queue recourbée du prédateur céleste, notamment Shaula, l'ultime soleil du groupe, la pointe du dard dans le bestiaire cosmique des anciens.

     * astronomique : la constellation du Scorpion, traversée par l'écliptique et appartenant de ce fait au zodiaque, s'inscrit surtout dans une très riche région de la Voie Lactée. Antarès est l'étoile la plus brillante de la constellation du Scorpion. Géante rouge de type spectral M1 en fin d'existence, elle nous apparaît bien rouge (son nom, qui signifie Rivale de Mars, se réfère à cette caractéristique). Elle est située à 700 années-lumière et sa magnitude absolue est autour de -5,28, soit une luminosité 10 000 fois supérieure à celle du Soleil. Les autres étoiles composant cette constellation sont respectivement : Argas (distance : 270 années-lumière ou al) ; Epsilon (distance : 65 al). Kappa (distante de 500 al) ; Upsilon (à 500 al) ; Tau (400 al) ; Pi (à 500 al) ; Acrab ; Dschubba ; Lesath, autre étoile multiple, (108 al) ; Alniyat, étoile massive bleue à 800 al ; Grafias correspondant à deux étoiles rapprochées par la perspective : Dzêta-1 Scorpii, supergéante bleue et Dzêta-2 Sco, une géante rouge, éloignée de 116 al, qui brille comme cent mille soleils et est 60 fois plus massive que le nôtre ; Shaula en fait trois étoiles associées distantes de 700 al ; Xi Scorpii, étoile double, à 68 al.

(sources : Imago Mundi, http://www.cosmovisions.com/sco.htm).

     On comprend bien que ces étoiles n'ont absolument rien en commun mise à part leur proximité apparente dans un coin de notre ciel terrestre. Certaines d'entre elles sont très éloignées et très lumineuses, d'autres plus proches mais moins brillantes. Une illusion géométrique...

  
     Ce qui est vrai pour le Scorpion l'est à l'évidence aussi pour toutes les autres constellations. Dès lors, comment ces corps célestes épars pourraient-ils avoir une quelconque influence sur nos destinées ? Non, le Zodiaque est une construction imaginaire héritée d'un passé d'ignorance. L'astrologie aussi...

 

 

 

Glossaire

 

* écliptique : grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre

  
* zodiaque : le zodiaque est le nom de la zone dans les cieux autour de l'écliptique où sont observés les déplacements du Soleil ainsi que des planètes. Le nom « zodiaque » vient du mot grec zodiakos, « cercle de petits animaux » Ce nom vient de ce que toutes les constellations du Zodiaque (sauf la Balance, anciennement partie du Scorpion) figurent des créatures vivantes.

  
* magnitude : en astronomie, la magnitude mesure la luminosité - depuis la Terre - d'une étoile, d'une planète ou d'un autre objet céleste. Elle peut-être apparente ou absolue. Cette grandeur a la particularité d'avoir une échelle logarithmique inverse.

 
* année-lumière : c'est la distance parcourue par un photon (ou plus simplement la lumière) dans le vide, en dehors de tout champ gravitationnel ou magnétique, en une année julienne (365,25 jours ; soit : 31 557 600 secondes). La vitesse de la lumière dans le vide étant (par définition) de 299 792, 458 km/s, une année-lumière est approximativement égale à 9 460 milliards de km.

 

 

 

Brève : la Lyre au zénith (autre exemple)

  

   C'est l'une des plus petites et des plus jolies de toutes les constellations : la Lyre passe au zénith, entre 22 heures et 1 heure du matin, durant tout le mois d'août. Bordant la voie lactée, elle est facile à reconnaître, dessinant un petit losange accroché à la brillante étoile Véga. Apparemment, toutes les étoiles de la Lyre semblent situées à la même distance, comme piquées sur la voute céleste. C'est bien sûr une illusion, et la constellation de la Lyre n'a aucune réalité physique : Véga se trouve à 25 années-lumière de la Terre et les quatre étoiles du losange, Dzéta, Sulaphat, Sheliak et Delta, se situent respectivement à 150, 630, 900 et 1000 années-lumière !

(Serge Brunier, Science & Vie, n° 1103, août 2009)

 

Images

 

1. jeunes étoiles dans M 103 (amas ouvert dans Cassiopée)

2. constellation du Scorpion (source : membres.lycos.fr/nlonv/)

3. Universum, C. Flammarion, gravure sur bois, Paris 1888, Coloris : Heikenwaelder Hugo, Vienne 1998 (sources : www.astrofiles.net)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)
 

 

 

Mots-clés :  astronomie - astrologie - constellations - constellation du Scorpion - Antarès - zodiaque

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

 

 

 

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Mise à jour : 27 mars 2023