Chapitre 11 : L’astrométrie et mesure

des distances dans l’espace

Sommaire

I- Définition et généralisation

II- Mesure des distances dans l’espace

III- Application avec la méthode de la parallaxe

I- Définition et généralisation

A- Qu’est-ce-que l’astrométrie ?

L'astrométrie, mieux connue autrefois sous le nom d'astronomie de position, est la branche de l'astronomie qui évalue la position, la distance et le mouvement des étoiles et des autres objets célestes. Elle donne aux astronomes un cadre de référence pour leurs observations et sert à l'élaboration du temps universel. L'astrométrie est fondamentale dans des domaines comme la mécanique céleste, la dynamique stellaire et l'astronomie galactique. Elle est également la base observationnelle de l'étude de la dynamique des corps du Système solaire, permettant notamment de confirmer le principe de Copernic et l'héliocentrisme.

B- Historique

L'origine de l'astrométrie remonte au moins à l'Antiquité. Au IIème siècle av. J.-C., Hipparque compile le premier catalogue d'étoiles et invente l'échelle de magnitude apparente. Au cours du temps, l'astrométrie a subi différentes évolutions avec l'invention du cadran solaire, de l'astrolabe, du télescope et du sextant. De nos jours, les mesures des distances des objets très éloignés sont effectuées par des méthodes photométriques ou par l'utilisation d'indicateurs secondaires comme la loi de Tully-Fisher pour les galaxies, qui relie la vitesse maximale d'une étoile à la magnitude absolue de la galaxie.

II- Mesure des distances dans l’espace

A- Deux principales méthodes

Les systèmes de coordonnées : L'astrométrie peut s'effectuer à l'aide de différents systèmes de coordonnées célestes. Le plus simple est le système de coordonnées horizontales, qui fait intervenir la « sphère locale ». Cependant, l'astrométrie moderne utilise le système de coordonnées polaires pour repérer la direction des astres. Chacun des astres doit être représenté par un point sur la surface d'une sphère de rayon unité. Pour repérer la position d'un des points, il faut la reporter sur deux plans perpendiculaires passant par le centre de la sphère à l'aide des deux autres angles. Une variété de facteurs introduisent des erreurs dans la mesure de positions stellaires, incluant les conditions atmosphériques, les imperfections dans les instruments et des erreurs faites par l'observateur ou les mesures d'instruments. Plusieurs de ces erreurs peuvent être réduites par une variété de techniques comme l'amélioration des instruments et la compensation des données.

La parallaxe : Les premières estimations de la distance qui nous sépare des étoiles les plus proches ont été effectuées par des mesures précises de la parallaxe, une méthode de triangulation utilisant l'orbite terrestre comme référence. Entre 1989 et 1993, le satellite artificiel Hipparcs, lancé par l'Agence spatiale européenne, a mesuré la parallaxe d'environ 118 000 étoiles avec une précision de l'ordre de la milliarcseconde, ce qui a permis de déterminer la distance d'étoiles éloignées de nous de plus de 1 000 parsecs. Cependant c’est une méthode qui ne marche qu’avec les étoiles proche de nous. De plus, il faut basé les calculs sur la parallaxe annuelle de l’étoile !

B- Et aujourd’hui ?

Pour les astronomes amateurs il existe plusieurs programmes permettant d'effectuer de l'astrométrie. Certains sont plus performants que d'autres. Astrometica de Herbert Raab offre beaucoup de fonctions d'analyse et il est idéal pour les besoins des astronomes amateurs. Un autre logiciel très efficace et convivial est LagoonAstrométrie de Benjamin Baqué. Mais ce dernier est plutôt destiné à l'identification d'objet. Voici quelque site : -> Astrometrica-> Astrometry.net-> XParallax viu-> USNO Astrometric Archive Server-> MPO (computer program)

Enfin, l’effet Doppler est tout aussi important dans la mesure des distances notamment dans l’éloignement des galaxies déterminé grâce à leurs spectre !

III- Application avec la méthode de la parallaxe

A- Fiche astrométrique d’Altaïr

• Formule pour calculer la distance d’une étoile par rapport à la Terre :

DT/É = 3,26 / Pa

En a.l 1 pc = 3,26 a.l En seconde d’arc

• Ou encore :

DT/É = (1/Pa) x 3,26

B- Calcul de la distance Terre-Altaïr

Calculer la distance Terre-Altaïr grâce à la méthode de la parallaxe.

Donnée : -> On donnera la valeur en année lumière et en parsec-> parallaxe annuelle d’Altaïr : 194,7 mas

1) DT/É = (1/Pa x 10-3) = 1 / (194.7 x 10-3) = 5.1 pc

2) DT/É = 3,26 / Pa = 3,26 / (194.7 x 10-3) = 16,8 a.l

La distance entre la Terre et Altaïr est de 5,1 pc soit 16,8 a.l

• Vérification par Wikipedia :

Source : Wikipedia Google Image Les sites au diaporama n°8