La campagne d’observation a commencé et les premières observations nous sont parvenues.

L’observation des phénomènes

On trouvera ci-après l’exemple de la première observation reçue. Qu’allons-nous en faire ?

Une observation de phénomène mutuel est une observation photométrique. On enregistre un signal lumineux qui va varier durant le phénomène. C’est cette variation mesurée en fonction du temps qui est l’information scientifique qui va être exploitée par la suite.

Il est très important que les observateurs suivent un protocole précis et rigoureux, comme ce doit être le cas pour toutes les expériences scientifiques. Il faut éviter les biais qui peuvent ensuite fausser les résultats déduits des observations. Ainsi, le flux lumineux reçu doit être mesuré en fonction du temps avec une précision de 0,1 seconde de temps dans l’échelle de Temps universel UTC. Ce flux doit être évalué par rapport à une référence, ce qui oblige l’observateur à faire des mesures complémentaires avant et après le phénomène. Dans le cas du phénomène que nous allons montrer ci-après, l’observation avait lieu juste avant le lever du Soleil. Ainsi, aucune mesure complémentaire n’était possible après le phénomène, ce qui complique le travail d’analyse. De plus, l’observation avait lieu durant le crépuscule : la lumière émise par le ciel lui-même augmentait durant le phénomène et il fallait supprimer cette lumière « parasite ».

C’est donc un fichier de données comportant une succession de mesures datées en UTC qui est transmis. Dans une campagne internationale qui rassemble des dizaines d’observateurs, le grand nombre d’observations nous oblige à automatiser la réception des données. Nous verrons ultérieurement comment ces fichiers de données sont analysés.

Le journal des observations

Le premier phénomène a été observé le 28 février dernier. Les conditions étaient difficiles. Jupiter sortait juste de sa conjonction avec le Soleil, et était donc observable le matin dans le crépuscule. Sa distance angulaire au Soleil était seulement de 23°.

Le phénomène a débuté à 9 h 53 min et s’est terminé à 10 h 01 min : Callisto occultait Europe. Jupiter était à 13° au-dessus de l’horizon et le Soleil à 10° en dessous. Nous étions donc pendant le crépuscule nautique (Soleil entre − 6° et − 12°). La pleine Lune ne favorisait pas non plus cette observation photométrique.

L’observation décrite ci-dessous a été réalisée au Chili par Alain Maury, Jean-Marc Mari et Denis Huber près de San Pedro d’Atacama où les conditions d’observations sont généralement bonnes.

Le flux enregistré est donné ci-après :

Les images des satellites enregistrées durant le phénomène sont floues du fait de l’agitation atmosphérique : Jupiter est bas sur l’horizon. Ce flou n’est pas gênant, car c’est la quantité de lumière qui nous intéresse et non l’image elle-même du satellite. Mieux, certains observateurs défocalisent volontairement les images, ce qui étale la lumière sur le récepteur et évite des saturations ponctuelles si l’agitation atmosphérique diminue. Ce n’est cependant pas toujours possible, cela dépend de la configuration des satellites au moment du phénomène. On a ici une très bonne observation faite dans des conditions pourtant peu favorables.

Que déduire de cette observation ?

Il est trop tôt pour en déduire quelque chose : nous avons besoin d’un grand nombre de données pour en extraire l’information scientifique. Une première comparaison avec le modèle prévu peut indiquer aussi bien un biais observationnel qu’un défaut de modélisation. La figure ci-dessous reprend l’observation (les points) et la compare au modèle (le trait).

Nous sortons des sentiers battus pour ce mois d’avril 2021 en proposant de faire la connaissance, non pas d’un phénomène particulier, mais d’un courant stellaire associé à une constellation, et pas n’importe laquelle, peut-être la plus connue de toutes : la Grande Ourse.

Pourquoi attirer l’attention sur ce courant et cette constellation en particulier ?

Tout d’abord parce que le mois d’avril constitue la meilleure période de l’année pour admirer cette magnifique et grande constellation. Ensuite, parce qu’aborder la notion de courant stellaire permet d’appréhender en 3D l’espace qui entoure le Soleil au sein de notre galaxie, ainsi que la dynamique de ses constituants stellaires. Enfin, parce que, comme on va le voir, contrairement à la quasi-majorité des autres constellations, une grande partie des étoiles les plus brillantes de la Grande Ourse ont une histoire et une dynamique communes.

Voyons cela dans le détail.

L’origine des constellations remonte aux temps les plus anciens. Les humains ont cru reconnaître, ou ont projeté dans le ciel, des personnages, des animaux ou des objets provenant de leurs légendes. C’est en rejoignant visuellement des étoiles voisines entre elles qu’ils y ont retrouvé, parfois avec beaucoup d’imagination, ces personnages, animaux ou objets qu’ils avaient envie de voir. Mais les premières études ont rapidement montré qu’il n’existait aucun lien physique reliant les étoiles d’une même constellation entre elles. Pire, elles étaient parfois très distantes les unes par rapport aux autres et avec des âges eux aussi très différents. La preuve était faite : seule l’imagination des humains voyait dans chaque constellation un groupe, un dessin cohérent dans un ensemble d’étoiles que rien ne reliait physiquement entre elles.

Est-ce cependant vrai pour chaque constellation ? Non. Une va échapper à ce constat.

Dans la deuxième moitié du XIX^e siècle, ce furent deux astronomes britanniques, d’abord Richard A. Proctor (1837-1888) en 1869, puis William Huggins (1824-1910) en 1872, qui, en étudiant les spectres des étoiles de la Grande Ourse, constatent que, à l’exception de Dubhé (α UMa) et d’Alkaïd (η Uma), qui constituent les extrémités ouest et est du grand chariot, toutes les étoiles de cet ensemble possèdent des données physiques communes : tout d’abord, elles ont la même vitesse radiale. Ensuite, elles vont dans la même direction. Enfin, elles ont la même composition chimique (métallicité) et le même âge.

Voilà un faisceau d’arguments qui permet de conclure que ces étoiles ont probablement la même origine. Cela signifie qu’elles se sont formées à partir d’une nébuleuse il y a environ 500 millions d’années et que l’effondrement de cette nébuleuse a formé un amas ouvert aujourd’hui visible, en partie, sous la forme de la Grande Ourse. Cet amas, comme la plupart des amas ouverts quelques centaines de millions d’années après leur formation, est en cours de dislocation. Mais pour la Grande Ourse, cette dislocation en cours n’est pas achevée, et ce que l’on observe de nos jours est donc un gigantesque amas ouvert. Voilà qui aura peut-être de quoi surprendre jusqu’à de nombreux connaisseurs du ciel : le plus grand amas ouvert visible dans le ciel n’est ni les Hyades, ni M45 (les Pléiades), tous deux dans la constellation du Taureau, mais la Grande Ourse !

Mais il y a encore plus surprenant ! Le centre de l’amas, situé à environ 80 années-lumière du Soleil, contient 14 étoiles, dont 13 sont situées dans la Grande Ourse. Parmi ces 13 se trouvent Mizar, Alioth, Megrez, Phedca et Mérak, lesquelles constituent une grande partie du grand chariot. Ce noyau tient dans un rectangle de 30 années‑lumière (al) de longueur sur 18 al de large. Toutefois, des études récentes, menées à partir d’images du satellite Hipparcos, ont montré que de nombreuses étoiles, parfois éloignées de la Grande Ourse, ont exactement les mêmes données de vitesse et de direction, et, par conséquent, qu’elles sont aussi très probablement issues de l’amas initial. L’ensemble de cette association commune a pris le nom de courant de la Grande Ourse, car il s’agit bien d’un courant stellaire, au demeurant, le plus proche du Soleil.

Concernant ces étoiles situées en dehors du noyau, si on ne sera pas surpris d’apprendre que, parmi elles, l’une appartient au Bouvier, l’autre à la Chevelure de Bérénice, une autre au Cocher ou au Dragon, des constellations voisines de la Grande Ourse, on sera nettement plus surpris d’apprendre que d’autres sont situées dans Orion, la Coupe, les Poissons, le Verseau, le Sextant et même le Triangle austral, soit des constellations parfois situées à l’opposé de la Grande Ourse dans le ciel. Sirius, l’étoile la plus brillante du ciel, a longtemps été soupçonnée de faire partie du courant, mais son plus jeune âge a finalement fait rejeter cette hypothèse. Quant à notre Soleil qui se trouve entouré d’étoiles de ce courant, son âge autrement plus important (4,56 milliards d’années contre 500 millions pour les étoiles du courant) interdit de l’associer au groupe de la Grande Ourse.

Pour mieux appréhender en 3D la dynamique de l’ensemble, rappelons que l’apex solaire, c’est‑à‑dire la direction du mouvement du Soleil et de son cortège de planètes, est situé à proximité de l’étoile Véga. Dans sa rotation autour du centre de notre galaxie, le Soleil va donc vers Véga. Il est actuellement en bordure du courant stellaire de la Grande Ourse. Les étoiles de ce courant tiennent dans un cube rectangulaire d’environ 200 al de coté. Par rapport à la direction du Soleil, ce dernier est sur la droite du cube. Le courant est en train de rattraper le Soleil en venant de sa… gauche, légèrement derrière si l’on regarde Véga face à nous. Le courant va finalement croiser, au bout de plusieurs millions d’années, l’orbite du Soleil pour aller ensuite vers sa droite, en direction du Sagittaire. On notera que notre étoile suivra de manière imperturbable sa trajectoire au milieu de ce courant de dizaines d’étoiles qui vont dans une autre direction.

Qui verra-t-on ?

En portant son regard vers la Grande Ourse, on recherchera :

• 37 Ursae Majoris (HD 91480)
• β Ursae Majoris (Merak) (HD 95418)
• γ Ursae Majoris (Phecda) (HD 103287)
• δ Ursae Majoris (Megrez) (HD 106591)
• HD 109011
• HD 110463
• HD 111456
• ε Ursae Majoris (Alioth) (HD 112185)
• 78 Ursae Majoris A (HD 113139A)
• Gliese 503,2 (HD 115043)
• ζ Ursae Majoris (Mizar A) (HD 116656)
• ζ Ursae Majoris (Mizar B) (HD 116657)
• 80 Ursae Majoris (Alcor) (HD 116842)

qui sont les 13 étoiles de la Grande Ourse appartenant au courant, ainsi que :

• HD 109647 dans les Chiens de chasse

Que verra-t-on ?

Tout au long du mois d’avril, la Grande Ourse va se situer très proche du zénith. Il suffit donc de lever la tête et de regarder au-dessus de vous. Dès lors, verra-t-on un mouvement ? Oui, celui de la douce rotation de la Grande Ourse autour de l’étoile Polaire due à la rotation de la Terre sur elle même en 24 h. Mais… le mouvement du courant stellaire, le verra-t-on ? Hélas non. Les unes par rapport aux autres, les étoiles vont rester désespérément immobiles. Pourtant, toutes ces étoiles bougent et vont dans la même direction, celle du courant, en l’occurrence vers la constellation du Sagittaire. Mais de cela, à l’œil nu ou avec une paire de jumelles, même en y passant une vie entière, on n’en verra rien. C’est tout le paradoxe de la brièveté de la vie humaine et des distances incommensurables qui séparent les étoiles et qui gomment les mouvements : ces étoiles nous semblent immobiles, alors qu’elles se déplacent à 46 km/s dans la Galaxie et qu’elles s’approchent du Soleil à 10 km/s.

Un peu frustrant, certes, mais une chose est sûre : après avoir appris que le Grand Chariot est un amas ouvert qui s’approche de nous à 10 km/s, on ne regarde plus la Grande Ourse comme avant.

La Connaissance des temps (CDT) publie depuis 1679 les éphémérides des corps célestes, ainsi que diverses tables et données à destination des astronomes et des curieux de l’astronomie.

Lire le XIV^e épisode : « Cartographie, navigation et mesure du méridien terrestre »

Dans cette lettre d’information, nous continuons d’explorer l’histoire scientifique de cet ouvrage et de voir son évolution au cours des trois derniers siècles. La CDT a‑t‑elle beaucoup changé ? A‑t‑elle été influencée par les événements politiques ? A‑t‑elle participé à l’essor des sciences en général et de l’astronomie en particulier ? Nous allons tenter de répondre à ces questions par une lecture attentive des 342 volumes de la CDT publiés à ce jour. Vous trouverez dans les textes que nous proposons des liens vers les pages de la Connaissance des temps que nous citons pour vous permettre d’avoir accès aux textes originaux.

Les musulmans utilisent deux sortes de calendriers lunaires.

1. Un calendrier perpétuel hégirien basé sur la lunaison moyenne

Ce calendrier alterne six mois de 30 jours et six mois de 29 jours pour les années communes de 354 jours et sept mois de 30 jours et cinq mois de 29 jours pour les années abondantes de 355 jours (les deux derniers mois ayant 30 jours). Onze années abondantes sont judicieusement réparties sur une période de trente ans parmi dix-neuf années communes. Ce calendrier suit remarquablement bien la lunaison moyenne. En effet, il se décale d’un jour par rapport à la lunaison moyenne au bout de 30 902 lunaisons, soit environ 2 575 années lunaires. Le jour calendaire commence le soir au crépuscule.

2. Un calendrier religieux basé sur l’observation du premier croissant de Lune

Ce calendrier est par nature local, car les conditions d’observation dépendent du lieu d’observation et de l’époque à laquelle l’observation a lieu. Ainsi, les premiers croissants de Lune sont difficilement observables dans l’hémisphère nord aux fortes latitudes pour les lunaisons proches de l’équinoxe d’automne, alors qu’elles sont facilement observables dans l’hémisphère sud à la même époque. On a le phénomène inverse au voisinage de l’équinoxe de printemps.

Puisque la longueur du mois ne peut avoir plus de trente jours, la nuit qui commence au soir du 29^e jour est appelée la nuit du doute. Si le croissant est visible, le mois finissant a 29 jours et le nouveau mois commence le soir même. Si le croissant n’est pas visible, le mois finissant a 30 jours et le mois suivant commence le lendemain soir. Le début du mois de rang n dépend donc du début du mois de rang n – 1. La prédiction du début et de la fin du mois de jeûne de Ramadan s’appuie sur ce principe et sur des critères de visibilité du premier croissant.

De plus, localement, la visibilité du croissant dépend fortement des conditions météorologiques qui sont très difficilement prévisibles à long terme. Les critères de visibilité du premier croissant utilisés dans les programmes de prédiction sont basés sur une hypothèse de ciel clair et sans nuages.

Finalement, c’est l’autorité religieuse, le Conseil français du culte musulman, qui décide des dates de début et de fin des mois, en s’appuyant sur les prédictions de visibilité ou sur la visibilité effective du croissant.

Visibilité du premier croissant de Lune en France en avril et mai 2021

En 2021, le premier croissant de Lune qui définit le début du mois Ramadan sera visible à l’œil nu en France métropolitaine le soir du 13 avril 2021. Le second croissant qui marque la fin du mois Ramadan et le début du mois Chaououal sera visible à l’œil nu le soir du 13 mai. Toutefois, il sera visible dès le 12 mai avec une aide optique et peut-être à l’œil nu (seul le critère de l’IMCCE le donne visible à l’œil nu). Comme chaque année, plus l’on se déplace vers le sud, plus la visibilité des premiers croissants est facilitée.

Ce service de l’IMCCE permet de calculer les prédictions des phénomènes des satellites naturels de Jupiter, Saturne et Uranus, leurs circonstances et leur visibilité pour un lieu géographique donné.

C’est avec l’arrivée de la nouvelle saison des phénomènes mutuels de Jupiter que l’IMCCE ouvre un nouveau service de calculs en ligne. Tous les six ans, la Terre et le Soleil traversent le plan équatorial de Jupiter. Cette configuration géométrique particulière permet de voir les lunes joviennes s’éclipser ou s’occulter entre elles. En plus d’être un plaisir visuel, l’observation de ces phénomènes par les astronomes amateurs ou professionnels permet de récolter des informations de très haute précision sur les positions relatives de ces objets dans l’espace. Des phénomènes similaires ont lieu pour les systèmes de Saturne et Uranus, respectivement tous les quinze et quarante-deux ans.

Le nouveau formulaire permet de calculer les moments de ces phénomènes pour n’importe quelle date comprise entre le 2 janvier 1650 et le 1^er janvier 2142. Ainsi pourrez-vous prévoir les phénomènes visibles dans votre région cette année, mais également comparer les instants des phénomènes que vous aurez observés avec leur prédiction par nos éphémérides.

En plus des phénomènes mutuels, le nouveau formulaire propose également le calcul des phénomènes dits classiques. Ces derniers comprennent l’éclipse et l’occultation d’une lune par sa planète, mais également le passage d’une lune devant celle-ci. Ces phénomènes sont bien plus fréquents, quoique moins intéressants pour leurs qualités de mesure. Ils restent toutefois très agréables à observer.

Le mois dernier, nous vous annoncions l’occultation de l’étoile HIP 61099 (SAO 82349) par l’astéroïde (1048) Feodosia. Un astronome amateur l’a observée et voici le film du phénomène !

Lire l’article « L’occultation de l’étoile HIP 61099 par l’astéroïde (1048) Feodosia le 20 mars 2021 » dans la Lettre d’information de l’IMCCE du mois de mars 2021.

Dans la nuit de vendredi 19 à samedi 20 mars 2021, l’astéroïde (1048) Feodosia est passé entre la Terre et l’étoile HIP 61099, une étoile rouge de classe spectrale K0 située à 84 années-lumière du Soleil. (1048) Feodosia est un astéroïde de la ceinture principale (entre Mars et Jupiter). Comme nous pouvons le voir sur la vidéo, l’étoile disparaît subrepticement, puis réapparaît quelques instants plus tard. Il s’agit d’un phénomène courant qui se nomme occultation, et qui suit le même principe qu’une éclipse, sauf qu’il ne s’agit pas de la Lune, de la Terre, ni du Soleil.

Ce type d’observation est d’un apport scientifique considérable : d’une part, il permet de vérifier que cet astéroïde se trouve là où le calcul a prévu qu’il soit, et d’autre part, si un réseau d’observateurs peut être constitué, l’observation du passage de l’ombre par plusieurs stations d’observation va permettre de tracer les contours de cette ombre et, par voie de conséquence, la forme de l’objet.

Le mois dernier, nous écrivions : « À l’instant T, l’étoile va disparaître soudainement, masquée par l’astéroïde. Puis, un peu plus de 6 secondes après, l’étoile va réapparaître, l’astéroïde continuant sa route sur son orbite autour du Soleil. Même si on est prévenu, même si on s’y attend, difficile d’être insensible à la magie du spectacle. Cette disparition brutale d’une étoile, événement peu banal, est provoquée par l’imperturbable horloge de la mécanique céleste, et cette observation permet de capturer à l’œil nu, de manière évidente et rapide, le mouvement d’un astéroïde de la ceinture principale ».

Nous vous laissons maintenant visionner le phénomène.

Retrouvez toutes les données de la manip :

• Date : 2021-03-19
• Star : HIP 61099
• Asteroid : Feodosia
• Observer Name : Eric Vauthrin
• Observing station : Liancourt St Pierre
• Station : Mobile
• Latitude 49d 14m 14.20s (N)
• Longitude 001d 54m 66.36s (E)
• Altitude : 94m
• Telescope : Newton Sky-Watcher
• Aperture : 254mm
• Magnification : Prime focus F/4.7
• Mount : Azeq6
• Motor drive : Yes
• Timing & Recording
• Time source : GPS
• Sensor : Watec 120N+
• Recording : Grabber Dazzle DVC100 + PC
• Time insertion : TIM10
• Compression : No (Extrait en MP4)
• Software réduction : Audela/ATOS
• Atmospheric Transparency : Good
• Wind : 5 m/s
• Température : +3°C
• Star image stability : Good
• Altitude : +59°
• Minor planet visible : Yes
• Acquisition cadency : 25 fps

Au mois de février, nous vous annoncions le rapprochement de Mars et des Pléiades. En voici la photo, prise en Savoie le 10 mars 2021 !

Lire l’article « Le rapprochement de Mars et des Pléiades » dans la Lettre d’information de l’IMCCE du mois de février 2021.

Ce rapprochement concernait un corps de notre système solaire avec un célèbre amas d’étoiles : il s’agit de la planète Mars qui, en fin de mois, s’est rapprochée de l’amas des Pléiades, M45, dans la constellation du Taureau.

Outre le plaisir des yeux, ce phénomène présente plusieurs intérêts qui tous permettent de mieux appréhender certains aspects de notre Univers.

Tout d’abord, contrairement à l’impression qui est donnée à l’image que ces deux objets vont se frôler, en réalité leurs caractéristiques physiques et leurs distances sont très différentes. Rappelons que si Mars sera située à 215 millions de kilomètres de la Terre vers fin février, les Pléiades seront quant à elle placées à 440 années‑lumière en arrière-plan. Si l’on veut comparer les distances avec la même unité de mesure, rappelons qu’une année‑lumière équivaut à 10 000 milliards de kilomètres…

Ensuite, ce phénomène nous permet de mettre en évidence le mouvement d’une planète par rapport au fond de ciel marqué par les étoiles fixes les unes par rapport aux autres. D’habitude, le mouvement d’une planète est quasi imperceptible lorsqu’elle se meut devant un fond de ciel pauvre en étoiles. Privé de repères, l’œil ne parvient pas à visualiser ce mouvement. Par contre, si la planète vient à s’approcher d’un repère stellaire brillant (étoile, groupe d’étoiles…), alors un mouvement, même de quelques minutes d’arc seulement, sera perceptible à l’œil nu.

Enfin, comme on peut le voir sur l’image, la plupart des grosses étoiles de l’amas baignent dans un voile diaphane de gaz bleuté. Longtemps, des auteurs ont affirmé qu’il s’agissait des résidus de la nébuleuse primitive au sein de laquelle l’amas se serait formé. Or, une découverte récente remet en cause cette interprétation. Il est maintenant avéré que l’amas croise un nuage de gaz et de poussières, appelé la ceinture de Gould. L’étude des vitesses radiales montre que le gaz traverse l’amas à la vitesse de 11 km/s. Les nébulosités sont des nébuleuses par réflexion : les spectres de ces voiles diaphanes sont en effet en tout point identiques à ceux des étoiles, preuve que les poussières du nuage jouent simplement le rôle de petits miroirs.