poussières d'étoiles

Sources :

https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/astronomie-etoiles-peut-on-voir-oeil-nu-6254/

https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/espace-sont-etoiles-plus-brillantes-ciel-8256/

Lorsque l'on tourne les yeux vers le ciel, la nuit, on a parfois l'impression d'y voir, à l'œil nu, une quantité innombrable d'étoiles. Pas si innombrable que cela, en réalité...

Les bons logiciels d'astronomie amateur recensent dans notre ciel environ 10.000 étoiles dites « visibles à l'œil nu ». Mais les estimations du nombre d'étoiles que l'on peut distinguer (toujours à l’œil nu), depuis chacun des hémisphères de notre planète et sans utiliser d'instrument, tournent plutôt autour de 3.000.

Et si la réponse à cette question n'est pas si évidente, c'est qu'elle dépend en fait de bien des paramètres.

• L’œil, un instrument performant

Il faut tout d'abord savoir que, même si la sensibilité de l'œil humain est assez extraordinaire, celui-ci présente tout de même certaines limites physiologiques. Il n'est ainsi pas capable de distinguer un flux de moins de 50 photons par seconde. Ceci correspond approximativement au flux reçu au fond de l'œil par une étoile de magnitude apparente 6.

En astronomie, le terme magnitude apparent est employé pour définir la luminosité d'un astre. Par le passé, on parlait de grandeur.

Les étoiles les plus brillantes dans notre ciel -- comme Sirius (-1.46), Arcturus (0,04)  ou Véga (0 qui constitue la magnitude de référence) --, celles qui apparaissaient les premières à la tombée de la nuit, appartenaient à la première grandeur.  Plus la magnitude est petite -- voire négative --, plus l'astre est lumineux. Globalement, les étoiles visibles à l’œil nu présentent des magnitudes apparentes comprises entre -1,5 et 6,5.

Bien sûr, ces valeurs varient d'un individu à un autre, en fonction de la qualité de sa vue.

• Les conditions d’observation des étoiles

Certains observateurs prétendent pouvoir voir à l'œil nu des étoiles dont la magnitude descend jusqu'à 7,5. Mais, pour cela, il est indispensable de regarder le ciel dans des conditions optimales. Car les perturbations atmosphériques et la pollution lumineuse, notamment, influent négativement sur notre capacité à distinguer plus d'étoiles dans le ciel.

Un nombre infime d'étoiles visibles à l'œil nu

Ainsi, même dans des conditions d'observation idéales, nous ne pouvons voir à l'œil nu qu'une fraction infime des quelque 200 milliards d'étoiles que contient notre galaxie, la Voie lactée. Et ne parlons même pas des 1023 étoiles qui sont censées peupler notre univers !

Quelles sont les étoiles les plus brillantes du ciel ?

À l'œil nu, l'être humain peut voir jusqu'à 3.000 étoiles dans des conditions optimales (ciel limpide, sans pollution lumineuse).

Parmi elles, des étoiles très brillantes et de couleurs différentes. Certaines sont plus visibles que d'autres car plus proches ou parce qu'elles sont très chaudes.

• L'étoile la plus brillante du ciel est bien sûr le Soleil, la plus proche de nous (150 millions de kilomètres, soit  8 minutes-lumière) et celle autour de laquelle la Terre tourne.

Mais en dehors de l'astre solaire, devenu d'ailleurs si familier qu'on oublierait presque de l'inclure dans le classement des étoiles les plus brillantes, quelles sont celles qui irradient le plus dans le ciel terrestre ?

• Sirius « l’ardente », l’étoile la plus brillante du ciel

Ciel boréal et austral confondu, c'est Sirius qui est sur la première marche du podium. Impossible de la manquer par une belle soirée d'hiver, elle scintille de toutes les couleurs au-dessus de l'horizon sud, dans la constellation du Grand Chien (Canis Majoris). L'étincelante Sirius affiche une magnitude apparente de -1,46. Distante de seulement 8,6 années-lumière, elle est la cinquième étoile la plus proche de notre Système solaire.

Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel. © Akira Fuji

Le mot « canicule » vient du latin canicula (« petite chienne ») en résonance avec la présence de l'étoile lors des périodes de grosse chaleur.

Alpha Canis Majoris (α Canis Majoris) est une étoile double. Mais son compagnon est impossible à distinguer à l'œil nu. Avec deux fois la masse du Soleil, Sirius A domine. Sirius B, quant à elle, est une naine blanche, le reste d'un Soleil -- la première d'ailleurs à avoir été découverte.

Au-dessus d'elle, le chasseur Orion qu'elle accompagne. Son nom grec Seiros signifie « la brûlante » ou « l'ardente ». En effet, dans l'antiquité, son lever héliaque (avant le lever du Soleil) coïncidait avec le solstice d'été, les jours les plus chauds de l'année en Égypte et à la période où le Nil était en crue. Très importante pour les anciens Égyptiens, l'étoile, associée à la déesse Isis, marquait d'ailleurs le début de l'année. La deuxième étoile la plus brillante du ciel.

• Canopus est la deuxième étoile la plus brillante du ciel. Sa magnitude apparente est -0,72. Elle se situe à environ 36° au sud de Sirius, au sein de la constellation de la Carène. Pour la voir, dans l'hémisphère nord, il faut être à moins de 37° de latitude. L'étoile était adorée des anciens Égyptiens.

Étoile supergéante de couleur jaune-blanc distante d'environ 310 années-lumière, Canopus est 65 fois plus grande que notre Soleil (au centre du Système solaire, elle s'étendrait jusqu'au trois quarts de la distance Soleil-Mercure) et 15.000 fois plus brillante que lui (si nous pouvions la voir de près).

Les 10 étoiles les plus brillantes du ciel (en dehors du Soleil), les constellations auxquelles elles appartiennent, leur magnitude apparente et leur distance avec la Terre :

1. Sirius ; constellation : Grand Chien (surtout visible le soir en hiver) ; distance : 8,6 années-lumière ; magnitude apparente : -1,46.

2. Canopus ; constellation : Carène ; distance : 310 années-lumière ; magnitude apparente : -0,72.

3. Arcturus ; constellation : Bouvier (surtout visible le soir en été) ; distance : 36 années-lumière ; magnitude apparente : -0,04.

4. Alpha du Centaure (plus exactement Alpha Centauri A) ; constellation : Centaure ; distance : 4,3 années-lumière ; magnitude apparente : -0,01.

5. Véga ; constellation : Lyre (surtout visible le soir en été) ; distance : 25 années-lumière ; magnitude apparente : +0,03.

6. Rigel ; constellation : Orion (surtout visible le soir en hiver) ; distance : 630 années-lumière ; magnitude apparente : +0,12.

7. Procyon ; constellation : Petit Chien (surtout visible le soir en hiver) ; distance : 11 années-lumière ; magnitude apparente : +0,38.

8. Achernar ; constellation : Éridan ; distance : 139 années-lumière ; magnitude apparente : +0,54.

9. Bételgeuse ; constellation : Orion (surtout visible le soir en hiver) ; distance : 500 années-lumière ; magnitude apparente : +0,56.

10. Hadar ; constellation : Centaure ; distance : 390 années-lumière ; magnitude apparente : +0,63.

Les étoiles sont sans doute des milliards dans notre Galaxie, la Voie lactée.

Mais combien exactement ?

Par une belle nuit claire, dans d'excellentes conditions n'impliquant aucune pollution lumineuse, un être humain peut compter jusqu'à 3.000 étoiles dans le ciel.

Mais cela n'en représente qu'une poignée à l'échelle de toute la Galaxie de 100.000 années-lumière de diamètre. En effet, la grande majorité des étoiles qui la peuplent nous échappent : beaucoup sont trop faibles, trop petites, trop lointaines et aussi cachées par d'épais nuages de poussière... Pour l'essentiel, elles sont massées dans la Voie lactée, la nuée laiteuse qui traverse la voûte céleste.

La Voie lactée photographiée avec la Grande muraille de Chine.

Seule une petite fraction des étoiles qui peuplent notre Galaxie sont visibles à l’œil nu. La plupart sont regroupées dans la nuée blanche de ce gros serpent d’étoiles, indistinctes individuellement, et aussi cachées par des nuages de poussière. © ESO, Luis Calçada, Herbert Zodet

Entre 100 et 400 milliards de fois la masse de notre Soleil

Compter individuellement les étoiles de la Voie lactée est donc un défi impossible à relever. (Idem d'ailleurs pour les autres galaxies que nous devisons.) Aussi ne reste-t-il plus aux astronomes qu'à évaluer leurs populations en s'appuyant sur la masse de ces gigantesques structures. Mais cela ne résout pas tout, car une galaxie n'est pas faite uniquement d'étoiles...

Il faut au préalable soustraire la matière noire ordinaire éparpillée partout dans la Galaxie -- celle-ci comprend les nuages de poussière sombres, les trous noirs, les naines brunes, la multitude de corps célestes qui entourent les étoiles (planètes, astéroïdes, comètes...), etc. -- et la matière noire exotique, dont la nature demeure inconnue.

Enfin, une fois retirée, on obtient, pour notre Voie lactée, une valeur au minimum de 100 milliards de masses solaires et au maximum de 400 milliards. Mais, évidemment, toutes les étoiles ne sont pas identiques à notre Soleil (en l'occurrence une naine jaune).

À l'image d'une grande forêt, il y a une diversité des espèces, des végétaux de toute taille et de tout âge... Et ce sont les étoiles les plus petites, comme les naines brunes et les naines rouges qui sont les plus nombreuses. En revanche, les plus grosses, massives et chaudes, sont beaucoup plus rares.