La distance des étoiles

Par Michel Gravereau

Avec les instruments modernes de géolocalisation, GPS en particulier, il est facile de nos jours de savoir exactement où nous nous trouvons.

Mais dès que l’on quitte le plancher des vaches, les distances semblent croître à une vitesse considérable et les unités connues sur Terre pour calculer une distance paraissent bien dérisoires dans l’espace.

Sur Terre, traîner derrière soit un topo-fil tel le légionnaire en Guyane lors d’une mission profonde, les bornes sur nos routes, le décamètre de l’arpenteur etc ne suffisent plus.

Comment trouver la distance qui sépare la Terre d’une planète, d’une étoile ?
Pour l’œil humain, les étoiles semblent figées les unes par rapport aux autres durant toute notre vie. Ce n’est qu’une illusion car les étoiles proches bougent sur la voûte céleste si on les observe à six mois d’intervalle.

En réalité, ce très léger mouvement est uniquement dû au déplacement de la Terre sur son orbite autour du Soleil, comme quand on voyage en train et qu’on voit « défiler » le paysage. Ce mouvement apparent est une chance pour les astronomes : aussi infime soit-il, il permet de mesurer l’éloignement des étoiles proches.

Pour s’en persuader, imaginons qu’on se promène à la campagne et qu’on repère un arbre situé au loin sur un fond de paysage encore plus lointain. Comment va-t-on déterminer la distance à laquelle il se trouve ?

Rien de plus facile : il suffit de se déplacer un peu et de mesurer le changement de position apparent de l’arbre. Pour ce faire, utilisons une boussole. Supposons qu’au début, l’arbre se trouve dans la direction de l’aiguille aimantée, c’est-à-dire plein Nord. Si on se déplace de 50 m vers l’Ouest, l’arbre ne sera plus dans le prolongement de l’aiguille, mais s’en sera écarté d’un certain angle.

Cet angle donne son changement apparent de position. En connaissant notre propre déplacement et en mesurant cet angle, on obtient, moyennant une petite division, la distance qui nous sépare de l’arbre.
La même méthode s’applique aux étoiles proches. Seulement, dans ce cas, c’est la Terre qui se promène sur son orbite autour du Soleil.

L’arbre, c’est l’étoile proche posée sur le fond des étoiles lointaines. Les astronomes prennent alors des mesures à six mois d’intervalle. Dans ce laps de temps, le promeneur qu’est la Terre a parcouru la moitié de son orbite et se retrouve à l’opposé de sa position initiale par rapport au Soleil.

Le déplacement apparent de l’étoile à six mois d’intervalle se mesure sous forme d’un angle extrêmement petit. La moitié de cet angle est la parallaxe de l’étoile. En l’ayant mesuré et connaissant le rayon de l’orbite terrestre, 150 millions de kilomètres, les astronomes obtiennent la distance qui nous sépare de l’étoile.
Si l’étoile est trop lointaine, (plus de 1 000 années-lumière) aucun déplacement apparent n’est mesurable. Les astronomes utilisent alors une autre méthode.

Alors, ce qui pouvait en début de texte paraître complètement fou, mesurer la distance des étoiles, maintenant doit vous rappeler des souvenirs de collège. Cherchez bien : dans les livres de géométrie, un chapitre traitait des propriétés trigonométriques d’un triangle rectangle : un côté adjacent (distance Terre Soleil), le cosinus d’un angle et l’hypoténuse (distance Terre étoile).

Depuis quand peut-on calculer ces distances ? Pour des raisons de puissance et de précision des télescopes, le premier calcul effectif de la parallaxe d’une étoile date de moins de deux siècles : c’est en 1 838 que l’Allemand Friedrich Bessel parvint à mesurer la parallaxe de l’étoile 61 de la constellation du Cygne. Il en déduisit une distance de l’ordre de 11 années-lumière. Si l’on considère la technologie de l’époque, c’est un véritable exploit car l’angle de déplacement de l’étoile entre les deux mesures ne dépasse guère le dix-millième de degré.

Aujourd’hui, la cartographie du ciel avec les calculs des distances des étoiles est confiée à des satellites, en particulier Hipparcos, spécialiste des mesures des grandes distances stellaires.

Petit rappel : la distance des étoiles se mesure en années-lumière. C’est la distance que va parcourir la lumière en un an. Sachant que la lumière se déplace à une vitesse approximative de 300 000 km par seconde, cela représente 10 000 milliards de km.

L’étoile la plus proche de notre système solaire est Proxima, dans la constellation du Centaure. Elle se trouve à 4,3 années-lumière. L’étoile polaire à 440 AL (Années-lumière).

Visible dans notre ciel du soir jusqu’à mi-mai, la plus brillante de toutes est Sirius : 8,9 AL.
Pour mémoire, notre Soleil se trouve à 150 millions de km, ce qui représente seulement 8 minutes 23 seconde en temps lumière.

Évènements à venir
Cette rubrique vous informe sur les évènements prévisibles dans les domaines de l’astronomie pure et de la conquête spatiale.
Décollage d’Artémis 2 vers la Lune : Date arrêtée : 01 avril. A suivre. Normalement, lorsque cet article paraîtra, Artémis 2 tournera autour de la Lune.

Évènements astronomiques
7 et 8 mai : Coucher du Soleil sous l'Arc de Triomphe depuis la place de la Concorde.
9, 10 et 11 mai : Coucher du Soleil sous l'Arc de Triomphe depuis le rond-point des Champs-Élysées.
21 juin : Solstice d’été.
31 juillet, 1, 2 et 3 août : Coucher du Soleil sous l'Arc de Triomphe depuis le rond-point des Champs-Élysées.
3, 4 et 5 août : Coucher du Soleil sous l'Arc de Triomphe depuis la place de la Concorde.
12 août : Éclipse totale de soleil, visible dans sa phase partielle en France métropolitaine.
Pluie de météores des Perséides.
28 août : Éclipse partielle de Lune, en France métropolitaine.
14 septembre : Vénus émerge derrière la Lune.
23 septembre : Équinoxe d’automne.
21 décembre : Solstice d’hiver.
Pluie de météores des Ursidés.

Conquête spatiale
ISS : la Française Sophie Adenot a intégré l’équipage à bord de l’ISS.
Elle est devenue ainsi la 11° spationaute française et la 2° femme, la 1° étant Claudie Aigneré.