Le ciel — astronomie

Sirius : l'étoile la plus brillante du ciel nocturne

Sirius (Alpha du Grand Chien) est l'étoile la plus brillante du ciel nocturne, car elle est à la fois bien plus lumineuse que le Soleil et très proche, à environ 8,6 années-lumière. Elle semble clignoter en rouge, en bleu et en vert lorsqu'elle est basse sur l'horizon, car sa lumière traverse une couche d'air épaisse et turbulente qui dévie légèrement chaque couleur de façon différente.

Pourquoi Sirius est si brillante

Sortez par une soirée d'hiver dans l'hémisphère Nord et regardez vers le sud : une étoile éclipse toutes les autres. C'est Sirius, officiellement nommée Alpha Canis Majoris (Alpha du Grand Chien), car elle est l'étoile la plus brillante de la constellation du Grand Chien. Sa magnitude apparente, l'échelle que les astronomes utilisent pour la luminosité et où les nombres les plus petits désignent les objets les plus brillants, est d'environ −1,46. La plupart des étoiles visibles à l'œil nu ont des valeurs positives.

Deux raisons expliquent cet éclat. D'abord, Sirius est véritablement puissante. C'est une étoile blanche de la séquence principale, d'une masse environ deux fois supérieure à celle du Soleil et d'une luminosité environ 25 fois plus grande. Sa température de surface avoisine 9 900 K, bien plus chaude que celle du Soleil.

Ensuite, elle est proche. Sirius n'est qu'à environ 8,6 années-lumière, ce qui en fait l'un des systèmes stellaires les plus proches du nôtre. Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en un an. L'association « puissante et proche » en fait la reine du ciel nocturne. Des étoiles comme Rigel ou Bételgeuse sont bien plus lumineuses, mais elles se trouvent à des centaines d'années-lumière. Vous pouvez découvrir l'une de ces géantes dans l'article sur Bételgeuse.

Sirius est facile à repérer : suivez la ligne des trois étoiles du baudrier d'Orion vers le bas et vers la gauche. Le Grand Chien est l'une des 88 constellations reconnues par l'Union astronomique internationale (UAI). Comme Sirius est l'étoile la plus brillante du Grand Chien, on la surnomme l'« étoile du Chien ».

Les distances aux étoiles proches se mesurent par parallaxe, le minuscule décalage apparent d'une étoile par rapport aux objets lointains à l'arrière-plan lorsque la Terre tourne autour du Soleil. Ces mesures sont à la base des catalogues modernes, décrits dans l'article sur les catalogues d'étoiles Gaia et Hipparcos.

Une étoile double : la naine blanche Sirius B

Sirius n'est pas seule. L'étoile éclatante que nous voyons, Sirius A, a une compagne appelée Sirius B. C'est une naine blanche, le cœur dense et résiduel d'une étoile qui a épuisé son combustible nucléaire et expulsé ses couches externes. Sirius B possède environ la masse du Soleil concentrée dans un corps à peu près de la taille de la Terre ; sa matière est donc extraordinairement dense.

Sa découverte est un bel exemple de raisonnement scientifique. En 1844, l'astronome allemand Friedrich Bessel remarqua que Sirius ne se déplaçait pas en ligne droite mais oscillait légèrement, et il en conclut qu'une compagne invisible devait tourner autour d'elle. En 1862, Alvan Graham Clark, en testant une nouvelle lunette, aperçut la compagne elle-même : un faible point à côté de l'éblouissante étoile principale.

Les deux étoiles tournent autour d'un centre de masse commun environ tous les 50 ans. Leur séparation varie d'environ 8 à environ 31 unités astronomiques (une unité astronomique correspond à la distance moyenne Terre-Soleil). En lumière visible, Sirius B est des milliers de fois plus faible que Sirius A ; l'éclat de l'étoile principale la rend donc difficile à repérer avec un petit télescope. Le télescope spatial Hubble et l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA ont tous deux photographié le système.

Pour les astronomes, Sirius B est un précieux laboratoire naturel pour la physique de la matière dense et pour le destin ultime des étoiles comme notre Soleil.

Scintillation et atmosphère

Beaucoup de personnes remarquent que Sirius clignote parfois en rouge, en bleu et en vert, surtout près de l'horizon. L'étoile ne change pas de couleur d'elle-même. La cause est l'atmosphère terrestre.

La lumière des étoiles traverse des couches d'air de températures et de densités différentes, en mouvement constant. Elles dévient le faisceau dans tous les sens, un effet appelé scintillation. De plus, l'air réfracte chaque couleur de façon légèrement différente, si bien que l'atmosphère agit comme un prisme faible. Lorsque Sirius est basse, sa lumière traverse une tranche d'air bien plus épaisse, l'effet s'accentue, et des fragments du spectre apparaissent brièvement séparés sous forme d'éclats colorés.

Sirius est assez brillante pour que l'œil perçoive facilement ces couleurs. Les étoiles plus faibles scintillent aussi, mais leurs changements de couleur sont difficiles à remarquer. Les planètes scintillent généralement moins, car elles apparaissent comme de minuscules disques et non comme des points, et les perturbations se compensent.

Un conseil pratique : pour profiter de ce spectacle coloré, observez Sirius lorsqu'elle est basse dans le ciel, par une soirée claire et froide. Une fois qu'elle monte plus haut, sa lumière devient plus stable et plus blanche. Pour d'autres conseils sur le choix du lieu et du moment, consultez comment observer le ciel.

Sirius dans l'Égypte ancienne

Pour les anciens Égyptiens, Sirius était Sopdet, que les Grecs appelaient Sothis. Ce qui comptait, c'était son lever héliaque : le premier matin de l'année où l'étoile apparaît brièvement à l'est avant l'aube, après une période où elle est noyée dans l'éclat du Soleil. Dans l'Égypte ancienne, cet événement tombait à peu près au moment où commençait la crue annuelle du Nil ; l'étoile était donc associée au renouveau et à la déesse Isis.

L'observation de Sopdet a aussi donné naissance au cycle sothiaque, la période au bout de laquelle le calendrier civil de 365 jours, qui dérive lentement par rapport à l'année réelle légèrement plus longue, s'aligne de nouveau sur le lever héliaque de l'étoile. Les historiens l'utilisent comme outil de datation.

Les Romains associaient la période la plus chaude de l'été, les « jours de canicule », au lever héliaque de Sirius, bien que l'étoile ne cause pas la chaleur ; les saisons proviennent de l'inclinaison de l'axe de la Terre. Ainsi, Sirius a laissé sa trace dans la langue, les calendriers et les cultures de nombreux peuples, et elle reste aujourd'hui un point de départ idéal pour apprendre à lire le ciel nocturne.

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