Sciences · Astronomie et espace
La magnitude des étoiles
La magnitude est l’échelle qui mesure l’éclat des astres. Elle fonctionne à l’envers : plus le nombre est petit, plus l’astre est brillant, et 5 magnitudes d’écart correspondent à un rapport d’éclat de 100.
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Une étoile de magnitude 1 est brillante, une étoile de magnitude 6 est à peine visible à l’œil nu, et le Soleil a une magnitude négative de −26,7. Cette échelle à rebours, déroutante à première vue, remonte à l’Antiquité grecque et a été mise en équation au XIXe siècle. Elle est encore utilisée par tous les astronomes, professionnels comme amateurs.
Une échelle venue de l’Antiquité
Au IIe siècle av. J.-C., l’astronome grec Hipparque classe les étoiles en six « grandeurs » : les plus brillantes sont de première grandeur, les plus faibles visibles de sixième grandeur. Ptolémée reprend ce système dans l'Almageste. Le mot magnitude vient du latin magnitudo, « grandeur ».
En 1856, l’astronome britannique Norman Pogson remarque que l’œil perçoit les éclats de façon logarithmique et qu’une étoile de première grandeur est environ 100 fois plus brillante qu’une étoile de sixième. Il fixe la règle : 5 magnitudes = un facteur 100 exactement.
Magnitude apparente : l’éclat vu depuis la Terre
La magnitude apparente (notée m) décrit l’éclat d’un astre tel qu’on le voit. Les astres très brillants ont une magnitude négative.
| Astre | Magnitude apparente |
|---|---|
| Soleil | −26,7 |
| Pleine Lune | −12,7 environ |
| Station spatiale internationale (au mieux) | environ −6 |
| Vénus (au maximum) | environ −4,9 |
| Jupiter (au maximum) | environ −2,9 |
| Sirius, étoile la plus brillante | −1,46 |
| Véga | 0,03 |
| Étoile polaire | environ 2,0 |
| Limite de l’œil nu, ciel urbain | 3 à 4 |
| Limite de l’œil nu, ciel très noir | environ 6 à 6,5 |
| Limite de jumelles 10 × 50 | environ 9 à 10 |
| Pluton | environ 14 |
| Objets les plus faibles du télescope James-Webb | au-delà de 29 |
L’écart entre le Soleil et Sirius est d’environ 25 magnitudes, soit un rapport d’éclat de 10 milliards.
Magnitude absolue : l’éclat réel
Une étoile peut paraître brillante parce qu’elle est lumineuse ou simplement parce qu’elle est proche. Pour comparer les étoiles entre elles, on utilise la magnitude absolue (M) : la magnitude qu’aurait l’étoile si elle était placée à 10 parsecs (32,6 années-lumière).
| Étoile | Magnitude apparente | Magnitude absolue | Commentaire |
|---|---|---|---|
| Soleil | −26,7 | 4,8 | À 10 pc, il serait à peine visible à l’œil nu |
| Sirius | −1,46 | 1,4 | Brillante surtout parce que proche |
| Rigel (Orion) | 0,1 environ | environ −7 | Très lumineuse et lointaine |
| Proxima du Centaure | 11,1 | 15,5 | Naine rouge très faible |
La différence entre magnitude apparente et magnitude absolue, appelée module de distance, permet de calculer la distance d’une étoile dont on connaît la luminosité réelle.
Pourquoi la pollution lumineuse change tout
Sous un ciel de campagne bien noir, l’œil distingue environ 4 500 à 9 000 étoiles sur toute la sphère céleste, dont la moitié au-dessus de l’horizon. En ville, où la limite tombe vers la magnitude 3 ou 4, il n’en reste que quelques dizaines à quelques centaines (voir pollution lumineuse). Les observateurs estiment d’ailleurs la qualité du ciel par la magnitude limite visible.
Les autres magnitudes
- Magnitudes par couleur : on mesure l’éclat à travers des filtres (bleu B, visible V…). La différence B − V indique la couleur, donc la température de l’étoile.
- Magnitude bolométrique : elle prend en compte toute l’énergie rayonnée, y compris l’infrarouge et l’ultraviolet.
- Magnitude de surface : utilisée pour les objets étendus comme les galaxies et les nébuleuses, elle mesure l’éclat par unité de surface.
Questions fréquentes
Pourquoi une magnitude négative signifie-t-elle plus brillant ?
Parce que l’échelle part des étoiles de « première grandeur » d’Hipparque. Les astres plus brillants que celles-ci ont reçu des valeurs inférieures à 1, puis négatives.
Quelle est la magnitude limite à l’œil nu ?
Environ 6 sous un ciel noir, jusqu’à 7 pour un observateur entraîné dans des conditions exceptionnelles. En ville, elle tombe souvent à 3 ou 4.
Combien de fois Sirius est-elle plus brillante que l’Étoile polaire ?
Environ 3,5 magnitudes les séparent, soit un rapport d’éclat d’environ 25.