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Magnitude.
- Les astronomes utilisent la notion de magnitude pour caractériser
l'éclat apparent d'un astre
(magnitude apparente) ou son éclat absolu (magnitude absolue). Sa
définition répond à une préoccupation très
ancienne. Un système d'évaluation a ainsi été
été mis en place dès l'Antiquité (disons, à
partir d'Hipparque ,
et dont les principes seront repris par Ptolémée )
qui permettait de comparer ces éclats en rangeant les étoiles
visibles à l'oeil nu en six classes : les plus brillantes étaient
dites de première grandeur, les plus faibles de sixième grandeur.
L'utilisation des télescopes qui conduit à observer des astres
plus faibles que ceux accessibles à l'oeil nu, le recours à
la photographie, puis, au XXe siècle,
à des détecteurs électroniques chaque jour un peu
plus précis, a fait abandonner cet ancien système.
L'appréciation objective de l'éclat
des étoiles a préoccupé les astronomes depuis l'Antiquité.
Un système d'évaluation a été mis en place
dès cette époque (disons, à partir d'Hipparque )
qui permettait de comparer ces éclats en rangeant les étoiles
visibles à l'oeil nu en six classes : les plus brillantes étaient
dites de première grandeur, les plus faibles de sixième grandeur.
L'utilisation des télescopes qui conduit à observer des astres
plus faibles que ceux accessibles à l'oeil nu, le recours à
la photographie, puis, au XXe siècle,
à des détecteurs électroniques chaque jour un peu
plus précis, a fait abandonner cet ancien système.
Le système actuel dérive
du précédent. Ill utilise la notion de magnitude, dont la
définition permet de donner un sens physique plus objectif que celui
de grandeur auquel elle se substitue.
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La formule
de Pogson
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Pour
définir la magnitude, les astronomes sont partis du constat déjà
fait par W. Herschel ,
selon lequel les étoiles de 6e grandeur
étaient pratiquement 100 fois moins lumineuses que celles de première
grandeur. Cela peut se traduire en terme de magnitudes par le tableau suivant
:
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Magnitude
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Éclat
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1
2
3
4
5
6
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100
100 x 0,4 = 40
40 x 0,4 = 16
16 x 0,4 = 6,4
6,4 x 0,4 = 2,56
0,256 x 0,4 = 1,024 |
On
peut exprimer cela de façon synthétique tout en permettant
d'étendre la notion de magnitude au-delà de la seule fourchette
donnée par les étoiles visibles à l'oeil nu. Cela
se fait grâce à la formule de Pogson, qui donne la
relation entre l'éclat et la magnitude :
log
(E/E') = 0,4 x (m'-m),
qui
peut aussi s'écrire :
m-m'
= - 2,512 x log E/E'
où
E et E' représentent les éclats de deux étoiles à
comparer, et m et m' leurs magnitudes respectives. La formule se simplifie
lorsqu'on choisi une unité : par définition, l'éclat
d'Aldébaran (Taureau) correspond ainsi à
la magnitude 1.
Comme
on le constate, les étoiles (et les autres astres) ont des magnitudes
d'autant plus élevées que leur éclat est faible (ce
qui peut être parfois source de confusion). De la même façon
qu'il existe des séismes de magnitude nulle (et qui secouent cependant
la Terre!), il peut également exister pour
l'éclat des astres des magnitudes nulles (étoiles plus brillantes
qu'Aldébaran) ou négatives pour les astres les plus brillants.
Le
Soleil a ainsi une magnitude (apparente) de -26, la Lune
de -12. les grands télescopes sont capables de détecter des
astres si faibles que leur magnitude peut dépasser la valeur 30.
Par ailleurs, les plus puissants télescopes peuvent observer des
objets dont la magnitude dépasse 30. |
De la même
façon que l'on distingue entre luminosité apparente et luminosité
absolue, on parle de la magnitude apparente d'un astre, qui correspond
à son éclat observé depuis la Terre, et de sa magnitude
absolue, qui représente une mesure de la luminosité intrinsèque.
Par définition, la magnitude absolue d'un astre est la magnitude
(apparente) qu'il aurait s'il était placé à 10 parsecs
(soit 32,6 années-lumière)
de la Terre.
Module
de distance* - La comparaison de la magnitude apparente m et de la
magnitude absolue M d'une étoile fournit une indication de sa distance.
Plutôt que d'évaluer celle-ci en unités habituelles,
telles que le parsec (ou éventuellement l'année-lumière),
il est ainsi possible de ne considérer que la différence
entre magnitude absolue (connue au termes de calculs divers justifiés
de façon théorique) et la magnitude apparente (directement
mesurée). Cette quantité (µ = m-M) est appelée
le module de distance. On la relie à la distance p mesurée
en parsecs par la formule : µ = 5.log p - 5
Ajoutons que la magnitude
des astres dépend de la sensibilité du récepteur utilisé
à telle ou telle longueur d'onde.
On définit ainsi une magnitude visuelle, quand le récepteur
est l'oeil humain, une magnitude photographique, quand il s'agit de rendre
compte de de la réponse au rayonnement reçu d'une émulsion
photographique. On parlera encore (dans un contexte plus théorique)
de la magnitude bolométrique qui permet d'évoquer la luminosité
d'une étoile lorsqu'on prend en compte toutes la lumière
émise à toutes les longueurs d'onde. |
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