Grandeur et magnitude

Une étoile, ça brille. Certes… Mais de combien ça brille par rapport à une autre ? C’est en se posant cette question fondamentale qu’un vieux Grec barbu, probablement Hipparque, au deuxième siècle avant JC, eut l’idée de répartir toutes les étoiles en six grandeurs, la première grandeur pour les plus brillantes, la sixième pour celles que l’on perçoit à peine dans la nuit noire, à l’œil nu (et on peut supposer que tous les yeux étaient nus à cette époque).
Et ça allait très bien comme ça…

Magnitude apparente

Ça allait très bien comme ça, du moins jusqu’au 19e siècle où, bénéficiant d’instruments de plus en plus efficaces, l’astrophysique naissante ne pouvait plus se contenter de ces « grandeurs » quelque peu approximatives pour faire de la science. Qui plus est, on accédait depuis longtemps, avec les lunettes et les télescopes, à bien des étoiles invisibles à l’œil nu. Et puis, il n’y avait pas que les étoiles qui brillaient dans le ciel.

Et c’est un astronome anglais, Norman Pogson, qui s’y colla en définissant une nouvelle échelle, dite de « magnitude apparente » (remplaçant ainsi le terme « grandeur »). Il fit de son mieux pour que cette nouvelle échelle colle à peu près à l’ancienne. Il en conserva ainsi la direction : plus la magnitude augmente, moins l’objet est brillant (ils sont comme ça les vieux Grecs barbus).

Il remarqua aussi qu’une étoile de première grandeur était, en gros, cent fois plus brillante qu’une étoile de sixième grandeur. Il décida donc qu’à chaque échelon de son échelle, la luminosité allait diminuer de 2,5 fois. Se faisant, 5 échelons plus haut, cette luminosité avait diminué d’à peu près cent fois (2,5 x 2,5 x 2,5 x 2,5 x 2,5 = 97,656).
Ce type d’échelle où l’on multiplie d’un cran à l’autre plutôt qu’additionner, s’appelle une « échelle logarithmique » (à ressortir lors d’une soirée entre amis si vous voulez briller d’une magnitude bouleversante).

Pogson prit pour étalon l’une des étoiles les plus brillantes et qui avait le bon goût de ne pas varier en luminosité : Véga de la Lyre, à qui il attribua la magnitude 0. L’étoile polaire, de magnitude 2, est à peu près 6 fois moins brillante que Véga (2,5 x 2,5 = 6,25).

Il existe bien sûr des astres plus brillants que Véga dans notre ciel : ils auront donc une magnitude négative. Ainsi, une étoile 2,5 fois plus lumineuse que Véga aura une magnitude de « -1 ». L’étoile la plus brillante, Sirius, est de « -1,5 » (elle est presque 4 fois plus lumineuse que Véga). La planète la plus brillante est Vénus qui peut atteindre une magnitude de « -4 ». La pleine Lune, quant à elle, monte (ou plutôt « descend ») à « -13 ».

Quel est l’objet le plus brillant de notre ciel ? Le Soleil bien sûr qui, avec une magnitude de « -26 » est 20 milliards de fois plus lumineux que Véga !
Quant aux objets les moins lumineux que l’on puisse aujourd’hui observer avec nos instruments (téléscope spatial Hubble), ils sont de magnitude 30 !

Retrouvez sur Wikipedia une liste d’étoiles classées par magnitude apparente.

Magnitude absolue

Tout comme vous trouverez la flamme d’une bougie placée à un mètre plus brillante qu’un phare de voiture à cinq kilomètres, la « magnitude apparente » ne fait que refléter la perception des objets astronomiques que l’on a depuis la Terre. C’est pourquoi on a également créé la « magnitude absolue » qui, elle, mesure la luminosité intrinsèque, de chaque objet.

Cette magnitude absolue correspond à la magnitude apparente qu’aurait chacun de ces objets s’ils étaient placés à une distance de 10 parsecs, c’est à dire 32,6 années-lumière (ce n’est pas la porte à côté).

Ici, le Soleil n’obtient plus qu’une modeste magnitude de « +4,8 ». Une bien pâle et faible lueur comparée à la magnitude absolue des supergéantes que sont Bételgeuse (« -5,6 »), Rigel (« -7 ») ou Deneb (« -7,2 ») !

A noter que, pour les planètes, astéroïdes et comètes (intrinsèquement beaucoup moins lumineux que les étoiles), on utilise une autre échelle en les plaçant tous à 1 unité astronomique (soit à peu près 150 millions de kilomètres).