Le 27.10.2017 À la découverte des régions cachées de notre galaxie, et autres rendez-vous astronomiques

Des astronomes ont enfin réussi à mesurer précisément la distance d’une région de formation stellaire située aux confins de notre galaxie.

Vue d’artiste de notre galaxie telle qu’on l’imagine aujourd’hui avec la position du Soleil et celle de la région de formation stellaire G007.47+00.05 située à 66 500 années-lumière de nous, au-delà du centre de la Voie lactée.
 

Une nuit sans Lune, comme en cette fin de semaine, allongez-vous sous un ciel protégé de la pollution lumineuse et admirez la Voie lactée qui dessine une grande arche irrégulière d’un horizon à l’autre. Vous savez, pour l’avoir lu ou entendu, que la Voie lactée est la trace de notre galaxie telle que nous pouvons l’observer de l’intérieur. Nous sommes environnés de milliards d’étoiles qui forment une immense galette dans l’espace et la Voie lactée est la tranche de notre galette galactique. Cette galette possède une région centrale plus dense et plus épaisse entourée par d’immenses structures spiralées que l’on nomme les bras ; le Soleil se situe en bordure de l’un de ces bras, plus près de la périphérie de la galaxie que de son centre. Les dimensions de notre galaxie sont telles – sans doute plus de 100 000 années-lumière de diamètre – qu’il nous est impossible de prendre du recul pour la contempler intégralement et savoir exactement à quoi elle ressemble ; les sauts dans l’hyperespace, familiers aux amateurs de Star Trek ou de la Guerre des étoiles, peuvent nous faire rêver, mais ils relèvent de la science-fiction. Nous devons donc nous contenter de l’imaginer en observant les autres galaxies qui peuplent l’univers et en cartographiant pas à pas notre environnement galactique.

Nous sommes comme des pucerons posés sur une feuille à la périphérie d’un chêne immense ; nous pouvons imaginer sa forme en observant d’autres arbres au loin dans les rares ouvertures du feuillage, mais la densité des feuilles est telle vers le centre de notre arbre qu’il nous est impossible de savoir exactement à quoi il ressemble. Au fil du dernier siècle, les astronomes ont utilisé différentes techniques pour progressivement cartographier un peu plus de la moitié de notre galaxie, ce qui nous permet aujourd’hui de savoir que nous appartenons à une galaxie spirale qui doit plus ou moins ressembler à la célèbre galaxie d’Andromède. Cependant, plus l’on regarde vers le plan de la galaxie et vers son cœur, plus les étoiles, le gaz et les poussières forment un rideau opaque qui cache ce qu’il y a au-delà. Les astronomes ne peuvent donc pas dire avec certitude combien de bras elle possède, ni comment ils se répartissent autour du noyau et se subdivisent. Les observations publiées la semaine dernière dans la revue Science sont probablement sur le point de changer cela.

Alberto Sanna (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn) et ses collègues ont en effet réussi à mesurer très précisément la distance d’une région de formation d’étoiles, nommée G007.47+00.05, située très loin à l’opposé du Soleil par rapport au centre de la galaxie. Puisqu’il est impossible d’observer au-delà du cœur galactique en lumière visible, ils ont utilisé les radiotélescopes du VLBA (Very Large Baseline Array), installés à Hawaii, aux Caraïbes et en Amérique du Nord, pour localiser l’émission radio à 22,2 GHz qui provient d’une nébuleuse contenant de la vapeur d’eau soumise au rayonnement intense de jeunes étoiles ; cette longueur d’onde n’est pas bloquée par l’accumulation de matière qui nous sépare des confins de la galaxie. Fonctionnant en mode interférométrique, les antennes paraboliques du VLBA sont capables d’obtenir la résolution spatiale d’une antenne unique de plusieurs milliers de kilomètre d’envergure. En mettant à profit cette résolution exceptionnelle et en observant G007.47+00.05 à six mois d’intervalle, Alberto Sanna et son équipe ont pu mesurer l’angle de parallaxe de cette portion extrême de notre galaxie.

Vue d’artiste de notre galaxie. En mesurant l’angle de parallaxe de la région G007.47+00.05 à six mois d’intervalle avec les antennes du VLBA des astronomes viennent de calculer sa distance avec une grande précision : 66 500 années-lumière.
 

La mesure de l’angle de parallaxe est une technique utilisée en lumière visible par les astronomes depuis la première moitié du 19e siècle pour calculer précisément la distance des étoiles les plus proches du Soleil. Vous pouvez en comprendre le principe simplement en mettant votre index devant votre nez et en fermant alternativement l’œil droit et l’œil gauche : votre index est alors visible à gauche ou à droite de votre champ de vision. Si vous éloignez progressivement le doigt, son déplacement apparent en passant d’un œil à l’autre est de plus en plus petit, on dit que sa parallaxe ou que son angle de parallaxe diminue. Notre cerveau apprécie en continu l’angle de parallaxe des objets qui nous entourent pour évaluer leur distance. Géométriquement, il suffit de connaître la distance entre les deux yeux, la base, et de mesurer l’angle de parallaxe pour calculer la distance d’un objet. Si l‘on prend deux télescopes séparés par une distance donnée et que l’on mesure la position précise d’une étoile proche par rapport aux astres environnants plus lointains, on peut déterminer son angle de parallaxe et calculer sa distance. En utilisant le déplacement de la Terre autour du Soleil pour avoir comme base le diamètre de son orbite – 300 millions de kilomètres environ – et en profitant de la résolution exceptionnelle des antennes du VLBA pour mesurer l’angle de parallaxe d’une source radio intense comme G007.47+00.05 par rapport à des galaxies situées bien plus loin dans le champ, on obtient 0,049 milliarcseconde (mas), ce qui correspond à une distance de 66 500 années-lumière ! Le Soleil se situant à près de 27 000 années-lumière du centre de la Voie lactée, la région G007.47+00.05 est donc sise à près de 40 000 années-lumière à l’opposé du centre galactique.

La qualité des observations réalisées par Alberto Sanna et ses collègues est exceptionnelle puisque le précédent record de distance par une mesure de parallaxe était de 36 000 années-lumière, presque deux fois moins. Cette découverte a été réalisée dans le cadre du projet BeSSeL (Bar and Spiral Structure Legacy Survey) dirigé par l’astronome Mark Reid (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), coauteur de l’article publié dans Science. Depuis 2010, plus de 3 500 heures d’observations et 200 mesures de parallaxes sur près de 150 sources radio ont été accumulées avec le VLBA. Pratiquement toutes ces sources se situaient à « seulement » quelques milliers d’années-lumière du Soleil, si bien que la découverte de G007.47+00.05 à près de 66 500 années-lumière a été une heureuse surprise. En multipliant les mesures sur les régions de formation stellaire qui ponctuent les bras galactiques, il sera possible de borner progressivement l’ensemble de notre galaxie et de calibrer les mesures qui peuvent être effectuées par d’autres méthodes moins précises. D’après Mark Reid : « nous devrions avoir une idée bien plus précise de l’aspect de notre galaxie dans moins d’une dizaine d’années. »

Source : Mapping Spiral Structure on the Far Side of the Milky Way, Alberto Sanna, Mark J. Reid, Thomas M. Dame, Karl M. Menten & Andreas Brunthaler, Science.

Les rendez-vous astronomiques…

Samedi 21 octobre
Durant quelques jours, notre planète circule dans une région plutôt poussiéreuse de son orbite. Ces poussières microscopiques proviennent de la fameuse comète de Halley qui les a relâchées lors de ses passages périodiques, tous les 76 ans environ, à proximité du Soleil et de la Terre. Lorsqu’elles heurtent la haute atmosphère, elles donnent naissance à de belles étoiles filantes qui rayonnent autour de la constellation d’Orion : les Orionides. Ces étoiles filantes sont très rapides, souvent brillantes, et elles laissent dans près de 45 % des cas des traces perceptibles à l’œil nu pendant plusieurs secondes. Si la météo est favorable, éloignez-vous des lumières urbaines pour contempler un ciel bien sombre en seconde partie de nuit, lorsque le bel Orion se hisse à l’est de la voûte céleste.

Dimanche 22 et lundi 23 octobre
À l’aube, une heure et quart avant l’arrivée du Soleil, Vénus et Porrima de la Vierge sont à 1,3° d’écart et surplombent l’horizon est d’un peu plus de 4°. Étant l’astre d’aspect ponctuel le plus brillant de la sphère céleste, Vénus a toujours été observée attentivement par les hommes, d’autant plus que sa trajectoire apparente possède quelques particularités fascinantes. Cette planète décrit, par exemple, treize orbites complètes autour du Soleil pendant que la Terre en décrit huit, à moins d’un jour près ! Pour les observateurs, cela signifie que la trajectoire de Vénus dans le ciel et ses rencontres avec les étoiles se reproduisent quasiment à l’identique tous les huit ans. Durant ces huit années, Vénus rencontre bien sûr plusieurs fois les mêmes étoiles, mais ces rendez-vous peuvent se produire à l’aube ou au crépuscule, voire en plein jour, et l’écart avec Vénus peut varier. En revanche, chaque rencontre se reproduit à l’identique – même écart, même horizon, mêmes positions relatives, même séparation au Soleil, etc. – au bout de huit ans, à quelques heures près. La conjonction de Vénus avec Porrima de ce dimanche 22 octobre 2017 est ainsi la jumelle presque parfaite de celle du 22 octobre 2009 et elle se reproduira pratiquement à l’identique le 22 octobre 2025.

Dimanche 22 et lundi 23 octobre 2017 à l’aube, une heure et quart avant le lever du Soleil, Vénus brille vivement à 1,3° de l’étoile Porrima de la Vierge. Ce duo est visible à un peu plus de 4° de hauteur au-dessus de l’horizon est.

Mardi 24 octobre
À la fin du crépuscule, une heure et demie après le coucher du Soleil, un beau croissant lunaire surplombe Saturne de 3,5° et l’horizon sud-ouest d’une douzaine de degrés. Ce croissant n’est pas encore suffisamment éblouissant pour effacer les étoiles et gommer les portions les plus riches de la Voie lactée. Il n’est malheureusement pas possible de voir la tranche de notre galaxie dans un environnement urbain inondé par les éclairages nocturnes, mais si vous avez la chance de vous trouver sur un territoire de moyenne montagne protégé de la pollution lumineuse et offrant un ciel limpide, vous pourrez certainement voir des fragments de ce bandeau phosphorescent qui embellit la voûte céleste. La Lune et Saturne se situent de part et d’autre de la frontière entre le Sagittaire et Ophiuchus.

Mardi 24 octobre 2017 à la fin du crépuscule, une heure et demie après le coucher du Soleil, Saturne et un beau croissant lunaire sont à 3,5° d’écart et ils surplombent l’horizon sud-ouest d’une douzaine de degrés. Dans un site protégé, loin des lumières artificielles, la Voie lactée apparaît timidement au-dessus de ce couple.

Du mercredi 25 au vendredi 27 octobre
Entre le 25 et le 30, la comète 96P Machholz 1 devrait être visible sur le bord ouest du champ du coronographe LASCO C3 de la sonde SOHO. Cette comète a été découverte le 12 mai 1986 par l’astronome amateur Don Machholz et elle revient périodiquement traîner près du Soleil. Cette fois-ci, son éclat pourrait atteindre la magnitude 2 vendredi lorsqu’elle passera au plus près de l’astre du jour. Elle serait dans ce cas bien visible sur les images du coronographe LASCO C3 que vous pouvez consulter librement sur le site de la mission SOHO.

La semaine dernière, je vous conseillais de suivre la rencontre de Jupiter et de Mercure dans le champ du coronographe LASCO C3 et, si vous l’avez fait, vous avez également pu profiter d’une très belle éruption solaire.
 

Phases de la Lune en octobre
La Lune est pleine le 5 dans la Baleine, au dernier quartier le 12 dans les Gémeaux, nouvelle le 19 dans la Vierge et au premier quartier le 28 dans le Capricorne.

Consultez également la page des phases lunaires pour l’année 2017.

Cartes du ciel
Cartes du ciel visible en octobre 2017 vers la fin du crépuscule et à l’orée de l’aube à la latitude de la France métropolitaine. Cliquez sur les cartes pour les afficher en grand et les imprimer pour votre usage personnel. La position de Saturne est bonne pour le milieu du mois.

Ces cartes peuvent être utilisées en Europe et dans le monde à l’intérieur d’une bande s’étendant de 38° à 52° de latitude nord. Si vous êtes à plus de 45° nord, l’étoile Polaire sera plus haute dans votre ciel et, le soir, la constellation de l’Aigle et son étoile principale Altaïr seront d’autant plus proches de l’horizon sud. Si vous êtes à moins de 45° nord, l’étoile Polaire sera plus proche de l’horizon nord et Altaïr sera plus éloignée de l’horizon sud.

Attention, ces cartes ne sont pas à l’envers ! Elles représentent simplement les astres qui sont situés au-dessus de nos têtes. Si vous vous allongiez avec la tête vers le nord et les pieds vers le sud, l’est serait bien à votre gauche et l’ouest à votre droite.

Utilisez ces cartes en les imprimant et en les faisant tourner de telle sorte que le nom de la direction dans laquelle vous observez soit écrit à l’endroit. Les constellations et les étoiles que vous retrouverez dans la portion du ciel qui vous fait face sont toutes celles dont le nom est lisible sans trop pencher la tête. Les noms des constellations et de leurs principales étoiles sont indiqués, ainsi que le tracé des constellations les plus importantes ; ce tracé est parfois incomplet lorsque la figure est en partie cachée sous l’horizon. La partie la plus dense de la Voie lactée est dessinée, mais vous ne distinguerez cette bande irrégulière et fantomatique que dans un ciel suffisamment protégé de la pollution lumineuse. En ville ou en milieu périurbain, seuls les astres les plus brillants parviendront à s’imposer.

Mon nouveau livre – Le ciel à l’œil nu en 2018 – vient d’arriver dans les librairies, alors n’oubliez pas de l’ajouter à votre pile des romans de la rentrée ! Il détaille les plus beaux rendez-vous astronomiques de l’année 2018 et il abrite de nombreuses images inédites.
Il a été rejoint ces jours derniers sur les tables des librairies par le très grand Calendrier Astronomique 2018 à afficher que je vous propose depuis quatre ans pour avoir toujours sous les yeux les prochains rendez-vous célestes.

Financer
La première édition du festival NightScapades se tiendra à Lourdes et dans les Vallées des Gaves les 31 mai, 1er, 2 et 3 juin 2018. Invitation au voyage et à la découverte de la nuit au travers des arts (peinture, littérature, photographie, film, sculpture, musique, etc.) ce festival a besoin de votre soutien pour se développer. Chasseurs de nuits, l’association qui l’organise, lance donc une grande campagne de financement participatif que vous pouvez découvrir en suivant ce lien…

Marcher
La commune de Champs-sur-Tarentaine-Marchal (Cantal) et le Laboratoire de recherche sur la Foudre viennent d’inaugurer un « chemin des planètes » qui permet de découvrir le Système solaire au millionième. Agrémenté de panneaux explicatifs sur les astres, ce parcours de 5 km est une belle balade à faire en famille pour prendre conscience des distances vertigineuses qui séparent les planètes, les étoiles, les galaxies…

Écouter
L’émission d’astronomie à toi les étoiles, animée par Frank Menant, change d’horaire. Vous pouvez l’écouter à présent le troisième vendredi de chaque mois de 17 h 15 à 18 h sur IDFM Radio Enghein (98.0 FM en Île de France) ainsi que sur ce site web. Vous pouvez également consulter les archives sonores de cette sympathique émission sur le site de Franck Menant.

Pour prolonger ce billet, je vous invite à écouter le podcast d’éphémérides que mes confrères David Fossé et Jean-Luc Dauvergne enregistrent en compagnie de Bernard Nomblot sur Ciel & Espace Radio. Une vingtaine de minutes de discussion sur les phénomènes visibles à l’œil nu et avec des instruments plus ou moins importants, avec de nombreux conseils pratiques pour les observer et les photographier.