En ce mois de novembre, la Terre ouvre grand sa fenêtre céleste vers notre proche banlieue galactique. C’est en effet dans le ciel d’automne que l’on peut observer tous les membres de l’amas local de galaxies dans lequel se trouve la Voie lactée, notre galaxie. C’est donc l’occasion de pouvoir admirer le membre poids lourd de cet amas en la personne de M31, la galaxie d’Andromède. Il s’agit d’un objet mythique de l’observation du ciel pour tout observateur de curiosités célestes. La galaxie d’Andromède est visible du mois d’août jusqu’au mois de janvier et elle passe au méridien, donc haut dans le ciel au-dessus de l’horizon sud vers 21 h 30 en Temps légal français le 15 novembre.

Qui verra-t-on ?

M31 n’est pas n’importe quelle galaxie dans le ciel automnal, et ce pour plusieurs raisons : c’est la galaxie spirale la plus proche de la Voie lactée, notre galaxie, et c’est aussi le membre le plus grand et le plus massif de notre amas local.

Rappelons que la Voie lactée fait partie d’un petit amas qui contient une soixantaine de galaxies, dont seulement 3 spirales, qui sont, par ordre de taille et de masse décroissante : M31, la galaxie d’Andromède, la Voie lactée et M33, la galaxie du Triangle. Toutes les autres galaxies sont de petites galaxies irrégulières. L’ensemble de ces galaxies tient dans un cube de 10 millions d’années-lumière de côté. M31 est située à environ 2,5 millions d’années-lumière de notre galaxie et M33 à environ 2,8 millions d’années-lumière.

M31 est une galaxie imposante : son diamètre est de l’ordre de 220 000 années-lumière et elle contiendrait 1 000 milliards d’étoiles, alors que la Voie lactée mesure quant à elle environ 120 000 années-lumière et contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles. Quant à M33, elle contiendrait seulement 60 milliards d’étoiles et sa masse correspond à environ 5 % de celle de M31.

M31 est donc sans concurrence question taille et masse dans notre amas local.

Que verra-t-on ?

M31 est un objet du ciel profond hors norme ; c’est en effet, et de loin, l’objet le plus lointain visible à l’œil nu. Il s’agit d’une galaxie qui contient tellement d’étoiles que, malgré la coquette distance de 2,5 millions d’années-lumière, sa magnitude atteint 3,4. Rappelons que sous un ciel parfait, en montagne par exemple, l’œil humain est capable de distinguer des étoiles de magnitude 6. D’autre part, elle couvre une zone de ciel de près de 3 degrés, soit 6 fois la taille de la pleine lune ! Notons cependant que, s’il s’agit d’un objet grand, son éclat est assez dilué et il apparaît donc « vaporeux » et peu contrasté. De ce fait, il est tout à fait impossible de voir M31 en ville où la pollution lumineuse est trop forte ou lors d’une période de pleine lune. Il faudra donc disposer d’un ciel de campagne, sans lune, pour optimiser ses chances de l’observer. En novembre 2024, entre le 7 novembre et le 20 novembre, la Lune sera omniprésente dans le ciel (pleine lune le 15 novembre) ; on privilégiera donc les premières et dernières semaines du mois pour observer M31.

Pour la localiser dans le ciel, on repérera au préalable, en haut à gauche du carré de Pégase, la branche des 3 étoiles qui constituent la constellation d’Andromède, à savoir, en partant de l’est : γ qui porte le nom d’Almach, β, Mirach et α, Alpheratz. En partant de β, Mirach, on note en remontant vers le nord deux étoiles plus faibles ; il s’agit de μ et ν d’Andromède. M31 est située à un peu plus de 1° (deux fois le diamètre lunaire) au nord-ouest (un peu en haut à droite) de ν Andromède.

À l’œil nu, avec un ciel moyen, la galaxie n’est pas évidente. Il faudra peut-être recourir à la vision décalée. Cette pratique consiste à regarder « un peu à côté » de l’objet que l’on cherche ; en pratiquant de la sorte, on sollicite les bâtonnets disposés à la périphérie du fond de l’œil, bâtonnets qui sont bien plus sensibles que les cônes, sollicités en vision directe. Cette méthode permet de distinguer des objets plus faibles que si l’on regarde en vision directe.

Pour M31, on parvient dès lors à distinguer comme un petit haricot de lumière grise. Il s’agit non pas de la galaxie tout entière, mais juste de son bulbe central, zone de loin la plus brillante de la galaxie. Même s’il s’agit d’une très belle performance visuelle (voir une galaxie à plus de 2 millions d’al), on n’ira guère plus loin. Pour en voir plus, il faut s’équiper de jumelles, idéalement 10 × 50 (grossissement de 10 fois et lentilles de 50 mm de diamètre). Ainsi équipé, l’observateur accède à une image passionnante, car cette optique, bien que modeste, permet d’appréhender quasiment l’ensemble de l’objet. On retrouve le centre qui prend la forme d’un micro ballon de rugby et on note que ce noyau baigne dans un grand halo très allongé et bien plus faible de lumière blanchâtre. Ce halo est constitué par les spirales, dont on ne perçoit pas la forme spiralée dans les jumelles, mais seulement un voile très faible. Pour autant, il s’agit d’une très belle observation, car on accède à une image pas si éloignée des belles photos. Pour les plus expérimentés qui veulent élargir leur champ de vision, l’autre spirale, M33, est visible un peu plus au sud dans la constellation du Triangle. Vue quasi de face, elle est inaccessible à l’œil nu, car nettement moins brillante et contrastée. De simples jumelles 8 × 30, ou mieux, 10 × 50, permettent de la voir sous la forme d’une tache grise et floue. Enfin, les deux membres les plus intéressants des galaxies irrégulières sont NGC 147 et NGC 185, deux objets encore plus faibles (magnitude ~ 9,5) situés à environ 8° plus au nord, dans la constellation de Cassiopée.

Revenons à l’observation de M31 : on savourera cette image plus encore en intégrant le fait que les photons perçus par nos yeux ont parcouru 2,5 millions d’al, ce qui signifie aussi, car l’année-lumière est une unité de mesure de distance, et par conséquent de temps, que lesdits photons sont partis de M31 il y a 2,5 millions d’années, alors que les premiers outils en pierre étaient utilisés par nos ancêtres. La galaxie M31 que vous observerez donc à l’œil nu ou aux jumelles dans les jours qui viennent n’est pas celle qui existe aujourd’hui, mais bien celle d’il y a 2,5 millions d’années. Quant à la M31 d’aujourd’hui, ce sont nos arrières arrières arrières… petits enfants qui pourront l’observer, dans… 2,5 millions d’années.

Présents sur le stand n° 11, en compagnie de l’Unité Formation et Enseignement de l’Observatoire de Paris, nous serons disponibles pour discuter avec vous de nos activités de recherche et des services que l’on propose à l’ensemble de la communauté astronomique. Vous pourrez ainsi consulter nos ouvrages, être guidés dans la découverte et l’utilisation des formulaires de calcul.

Ces rencontres sont aussi pour nous l’occasion d’intervenir sur plusieurs sujets.

AstroGeo vise à retrouver le passé de l’évolution de la Terre et du Système solaire, en combinant les études théoriques de mécanique céleste et de géophysique avec les données apportées par les études géologiques sur l’analyse des couches sédimentaires, sur de très longues périodes de temps.

En effet, le mouvement des planètes et celui de la Lune affectent le climat de la Terre sur des périodes de quelques dizaines de milliers d’années à plusieurs millions d’années. Ce sont les cycles de Milankovitch, du nom de l’astronome serbe qui a publié en 1941 une théorie de l’insolation pouvant expliquer les périodes glaciaires du quaternaire. Très schématiquement, les planètes se perturbent entre elles par interaction gravitationnelle, et la déformation induite de l’orbite de la Terre, ainsi que la précession et les oscillations de son axe, entrainent sur Terre des changements climatiques qui conduisent à des variations dans la nature des sédiments marins. L’analyse de ces couches sédimentaires permet alors de retrouver l’état passé de la Terre, et en particulier, dans le cas des travaux de Yujing Wu, de retrouver la distance Terre-Lune et la durée du jour.

En parallèle, durant son travail de thèse au sein de l’équipe AstroGeo, Mohammad Farhat a élaboré un modèle prenant en compte les effets de marée dissipatifs dans le système Terre-Lune, pour retrouver d’une autre manière l’histoire passée de la durée du jour et de la distance Terre-Lune (Farhat et al., 2022). Volontairement, pour élaborer ce modèle, les chercheurs n’ont pas utilisé les données géologiques, mais seulement les éléments très bien connus que sont l’âge de la Lune (4,425 Ga) et la vitesse actuelle de l’éloignement de la Lune (3,83 cm/an).

Lors la publication de ce modèle, fin 2022, seulement une dizaine de données géologiques pouvaient être comparées aux calculs du modèle théorique, mais depuis la parution du modèle, les géologues se sont évertués à trouver de nouvelles données pour les comparer au modèle théorique développé au sein de l’IMCCE. Le travail de thèse de Yujing Wu y participe, et présente sans doute à ce jour l’analyse la plus complète de ces données géologiques.

Dans ce travail qui vient de paraitre dans Sciences Advances, Yujing a analysé 34 séries stratigraphiques, en cherchant à déterminer de la façon la plus précise possible la vitesse de précession de l’axe de la Terre de l’époque, ce qui se manifeste par des cyclicités de l’ordre de 20 000 ans dans les séries sédimentaires. Elle en déduit alors la durée du jour de l’époque, ainsi que la distance Terre-Lune (points rouges et roses sur la figure ci-dessous).

Sur la figure est aussi tracée en bleu la solution (Farhat et al, 2022) obtenue de manière totalement indépendante à l’IMCCE. On constate un excellent accord entre les deux sur une très longue période de plus de 500 millions d’années (Ma) à partir de la date actuelle. En particulier, le modèle de l’IMCCE prédit un comportement en marche d’escalier résultant de l’existence de résonances dans la dissipation océanique, qui amplifie celle-ci sur des périodes brèves pendant lesquelles l’éloignement de la Lune est plus rapide.

Au-delà de 500 Ma, on peut noter une différence entre le modèle théorique et les observations géologiques, sans que l’on puisse dire à ce jour d’où proviennent ces divergences.

Dans les années qui viennent, de tels travaux vont se multiplier, qui permettront de mieux comprendre l’évolution passée du système Terre-Lune. Grâce à son approche pluridisciplinaire, alliant astronomes, géologues, et géophysiciens, l’équipe AstroGeo de l’IMCCE est au premier plan mondial de ces recherches.

Cette campagne d’observation a été un véritable succès, mobilisant 41 observateurs à travers l’Europe, du Portugal aux Pays-Bas.

Au total, 29 stations ont enregistré des données, dont une dizaine provenant de notre laboratoire : c’est la campagne avec la plus grande envergure dans le cadre du projet GAIAMOONS.

Parmi ces stations, 6 ont réussi à capturer une observation positive concernant l’astéroïde de 6 km, tandis que 12 ont enregistré une corde négative. Enfin, 10 stations sont encore en cours d’analyse et nécessitent une étude plus approfondie.

L’analyse de ces données permettra de découvrir si un satellite se cache autour de notre cible et a minima de déterminer avec précision sa position et sa forme !

Ce bilan encourageant souligne l’engagement et la collaboration de tous les participants dans cette aventure scientifique.

Pour tous ceux qui n’ont pas pu les observer directement, il y a la consolation des images prises par les nombreux photographes amateurs et professionnels.

Nous partageons avec vous certaines de ces images que nous avons reçues.

Les aurores boréales

La comète C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS)

La comète a été l’occasion d’une diffusion massive d’images de comètes, ce qui n’arrive pas tous les jours ! Elle est l’occasion pour nous de revenir sur un phénomène qui a toujours existé, mais qui se développe, celui des fausses images. L’IA a la capacité de créer tout… et n’importe quoi. L’homme, quant à lui, a la capacité de diffuser tout… et n’importe quoi.

Nous avons ainsi vu des images de comètes qui étaient celles d’autres comètes, voire qui n’étaient pas des comètes.

Nous avons en particulier repéré le site suivant qui, s’il apporte des informations intéressantes sur l’observation de la comète, a la particularité de relayer 3 fausses images…

La première caractéristique qui interpelle est le temps qu’il a fait au-dessus de Paris et même de toute la France métropolitaine pendant la première moitié d’octobre : des nuages partout, sauf depuis l’altitude des vols commerciaux (voir photo de Claude Mercier). Ensuite, tout comme la partie éclairée de la Lune visible depuis la Terre pointe dans la direction du Soleil, la queue de poussières d’une comète est dans la direction opposée à celle de notre étoile, même si elle est observée depuis le sol. Est-ce le cas ici ? Enfin, les observateurs du ciel les plus attentifs ou les plus passionnés sauront différencier l’apparence des comètes entre elles, qui ne sont pas toutes les mêmes : à chaque comète son petit nom, sa longueur de chevelure, l’intensité de sa brillance, la direction de la queue de plasma selon sa position par rapport au Soleil.

Nous vous invitons à vous émerveiller des phénomènes célestes, c’est même le propos de notre lettre que de vous y accompagner, mais pour ce qui est des données célestes comme des terrestres, nous vous invitons à garder l’esprit vif et critique !

Et si vous avez une question, l’IMCCE a un Service de calculs astronomiques et de renseignements (SCAR) ! Posez vos questions !