La parallaxe est un phénomène régulièrement utilisé par les astronomes pour réaliser des mesures de la distance des astres. En quoi consiste cet effet d'optique ?

Pour la première fois, la distance qui nous sépare d’un magnétar (une variété d’étoile à neutrons) a été mesurée de façon directe dans la Voie lactée, a-t-on appris le 18 septembre 2020. Nommé XTE J1810-197, ce magnétar a été régulièrement observé afin de calculer de façon géométrique sa distance : 8 100 années-lumière.

Les scientifiques ont utilisé un effet bien connu des astronomes : la parallaxe.

De quoi s’agit-il ? Cette méthode de mesure de distance repose aussi sur ce qu’on appelle la « triangulation », peut-on lire sur le site de l’Observatoire de Paris. C’est tout simplement un effet d’optique.

D’un point de vue à un autre

Imaginons que l’on regarde un objet astronomique depuis un endroit donné sur Terre (dans l’image suivante, point de vue A). Lorsque l’on se déplace vers un autre endroit (point de vue B), l’objet est vu dans une direction différente. Depuis les deux lieux, on peut mesurer l’angle de vue de l’objet. On connait également la distance entre les deux points de vue — on parle aussi de ligne de base. Ainsi, il devient possible de calculer la distance de l’objet.

Exemple pour comprendre la parallaxe. // Source : Wikimedia/CC/Booyabazooka (image recadrée et modifiée)

Pour des objets éloignés, la méthode peut vite montrer ses limites. La plus grande distance entre le point de vue A et le point de vue B ne peut excéder 12 000 kilomètres sur Terre (puisque c’est la taille du diamètre terrestre). Comment les scientifiques qui ont mesuré la distance avec le magnétar XTE J1810-197 ont-ils fait ?

De chaque côté du Soleil

La méthode a consisté à observer l’objet céleste en tenant compte de l’orbite de la Terre autour du Soleil. La première série d’observations a eu lieu entre janvier et novembre 2019, puis la deuxième entre mars et avril 2020. Ainsi, les scientifiques ont pu voir le magnétar depuis deux endroits différents, les côtés opposés de l’orbite de la Terre autour du Soleil. La position apparente du magnétar s’est légèrement décalée entre les deux moments, par rapport aux étoiles situées en arrière-plan (bien plus éloignées que le magnétar).

Cette mesure est une première, car jamais la distance d’un magnétar n’avait été mesurée à l’aide de la parallaxe.

Principe de la parallaxe. // Source : ASM

Évidemment, les infimes décalages qui permettent d’estimer ainsi la distance d’objets célestes ne peuvent être perçus par notre œil. Il faut des instruments pour mesurer ces changements. La plus grande ligne de base jamais obtenue a été donnée par la sonde New Horizons cette année. La mission s’est tellement éloignée de la Terre, à plus de 6 milliards de kilomètres, que la sonde ne voit plus tout à fait les étoiles comme nous. Sur les images de New Horizons, les étoiles Proxima Centauri (à plus de 4 années-lumière de distance) et Wolf 359 (plus de 7 années-lumière) apparaissent à un autre endroit du ciel — par rapport à ce que l’on peut voir en regardant le ciel depuis la Terre.

La méthode de la parallaxe n’est pas toujours suffisante pour percer les mystères des objets astronomiques. L’étoile Bételgeuse en est un bon exemple. La supergéante rouge est connue pour ses étonnantes oscillations, qui ont pu faire croire que l’étoile était sur le point de devenir une supernova. Pour comprendre l’évolution de l’étoile, il est utile de connaître son âge. Et pour connaître son âge, il faut savoir à quelle distance se trouve l’étoile. Problème : pour Bételgeuse, il y a une marge d’erreur trop importante, car le déplacement de l’étoile observé est plus petit que sa taille apparente dans le ciel.

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