Mots clés : étoile filante, comète, draconides

Draconides 2011, pluie d'étoiles filantes exceptionnelle le 8 octobre 2011

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

30/09/2011

Résumé

Étoiles filantes, comètes et événements exceptionnels.


Les périodes classiques d'observation d'étoiles filantes

Tous les ans, à dates régulières, il y a recrudescence d'étoiles filantes, on parle d'essaims de météore . La période la plus « faste » est aux environs du 10-12 août, avec les Perséides. On appelle ces étoiles filantes les Perséides car elles semblent provenir de la constellation de Persée. On les appelle également « larmes de Saint Laurent », le 10 août correspondant à la fête de Saint Laurent.

Figure 1. Gravure en couleur illustrant la pluie d'étoiles filantes du 27 novembre 1872

Gravure en couleur illustrant la pluie d'étoiles filantes du 27 novembre 1872

Cette gravure doit correspondre à une « pose » de quelques secondes, et non pas à un « instantané ». On voit très bien que toutes les étoiles filantes semblent venir d'un point, nommé le radiant, qui était situé dans la constellation d'Andromède dans le cas de la pluie du 27 novembre 1872. Cette impression que toutes les étoiles filantes proviennent d'un même point est assez facile à expliquer grâce à une comparaison. Les poussières extraterrestres à l'origine des étoiles filantes sont en mouvement sur une orbite solaire, un peu comme des flocons de neiges sont en mouvement lors d'une tempête. La Terre est aussi en mouvement en orbite solaire, un peu comme une voiture qui roule. Et quand une voiture roule pendant une tempête de neige, un passager à l'impression que tous les flocons divergent d'un point (généralement situé vers l'avant de la voiture si la vitesse de la voiture est > à la vitesse du vent) qui dépend des vitesses et directions relatives des flocons et de la voiture. Cette gravure, selon cette comparaison, a été dessinée en regardant par la vitre avant de la voiture, c'est-à-dire vers l'avant par rapport au mouvement de la Terre autour du Soleil.

Source : Amédée Guillemin, 1877. Le Ciel, notion élémentaire d'Astronomie physique , p. 623


Mais d'autres périodes de l'année sont favorables à l'observation de d'essaims d'étoiles filantes. Citons les Quadrantides (début janvier), les Lyrides (mi-avril), les Perséides (mi-août), les Draconides (début octobre), les Léonides (mi-novembre), les Géminides (mi-décembre) et les Ursides (fin décembre). À chaque fois, le nom de ces recrudescences d'étoiles filantes est donné par la constellation d'où elles semblent provenir. Les Léonides et les Draconides ont la particularité d'être d'intensités très variables : le plus souvent, on ne voit que « quelques » étoiles filantes à l'heure ; par contre, certaines années, il s'agit d'une véritable « pluie d'étoiles filantes » ( "meteor shower ", en anglais). Un des records a été obtenu pendant les Draconides de 1933, avec plus de 10 000 étoiles filantes par heure (environ 3 par seconde) !

Figure 2. Gravure en noir et blanc illustrant la pluie d'étoiles filantes du 27 novembre 1872

Gravure en noir et blanc illustrant la pluie d'étoiles filantes du 27 novembre 1872

Cette gravure doit correspondre à une « pose » de quelques secondes, et non pas à un « instantané ». Contrairement à la figure précédente, on ne voit pas le radiant dans cette gravure. Pour reprendre la comparaison d'une voiture roulant pendant une tempête de neige, cette gravure aurait été dessinée en regardant par une fenêtre de latérale de la voiture, et non pas par la vitre avant.

Source : Camille Flammarion, 1880. L'astronomie populaire, p. 657


En plus de ces essaims périodiques et de leur recrudescences pseudo-périodiques sous forme de pluies, il peut y avoir des « pluies » qui ne correspondent à aucun essaim classique. Cela a été le cas le 27 novembre 1872, pluie illustrée par les deux premières images de cet article.

Étoiles filantes et poussières de comètes

Qu'est-ce qu'une étoile filante, pourquoi certaines périodes de l'année en montrent plus que d'autres (les essaims), et pourquoi, parfois, y a-t-il de véritables pluies d'étoiles filantes ?

Une étoile filante est due à la rentrée dans la haute atmosphère, entre 120 et 80 km d'altitude, de poussières extra-terrestres. Le frottement sur les premières couches denses de la haute atmosphère chauffe le grain de poussière à plusieurs milliers de degrés, grain de poussière surchauffé qui ionise l'air autour de lui. En avançant, le grain de poussière laisse derrière lui une traînée de plasma, et disparaît par vaporisation complète. C'est cette zone et cette traînée de plasma que l'on voit, et non pas le grain de poussière lui même, bien trop petit en général pour être autre chose qu'un point sans dimension (comme une étoile).

Quand on analyse la géométrie de la traînée lumineuse laissée par une étoile filante, on voit que cette traînée correspond à un « fragment » d'orbite cométaire. En fait, la majorité des étoiles filantes sont des poussières cométaires, poussières émises par les comètes lors de chacun de leurs passages près du Soleil. Certaines poussières cométaires, émises très rapidement, et/ou il y a très longtemps, et/ou fortement déviées de leur trajectoire par le vent solaire, ont perdu toute relation avec leur comète d'origine. Beaucoup d'entre elles, en particulier les plus grosses émises il n'y a pas trop longtemps, continuent à tourner autour du Soleil en suivant à peu près l'orbite de leur comète d'origine. Une orbite de comète correspond donc à une sorte de tore (comme une chambre à air) elliptique plein de poussières, avec en général beaucoup de poussières derrière la comète et un peu moins quand on est situé plus loin sur son orbite. L'orbite de la Terre croise (approximativement) plusieurs dizaines d'orbites cométaires par an. À chaque fois qu'il y a un tel croisement, on a une recrudescence d'étoiles filantes. Par exemple, chaque mi-août, la Terre croise l'orbite de la comète Swift Tuttle, à l'origine des Perséides.

Figure 3. Schéma très théorique et très simplifié expliquant l'origine des pluies d'étoiles filantes

Schéma très théorique et très simplifié expliquant l'origine des pluies d'étoiles filantes

Remarque : les orbites des comètes sont rarement exactement dans le plan de l'écliptique comme dans ce schéma.

Les orbites de comètes, très elliptiques, parfois rétrogrades comme dans le schéma présenté ici (ce qui n'est pas le cas de Giacobini-Zinner), sont encombrées de poussières laissées par la comète sur son orbite à chaque passage près du Soleil (pointillés peu denses). La Terre croise chaque année plusieurs dizaines d'orbites de comète. À chaque fois, il y a une recrudescence plus ou moins importante d'étoiles filantes (un essaim). C'est le cas en particulier chaque 10-12 août quand la Terre croise l'orbite de la comète Swift Tuttle (les Perséides). Certaines comètes ont eu, dans les siècles précédents, une activité très irrégulière, et ont émis des « paquets » de poussières (pointillés denses). C'est le cas, en particulier, de la comète Temple Tuttle à l'origine des Léonides (17-18 novembre) et de la comète Giacobini-Zinner à l'origine des Draconides (6-10 octobre).


Les Draconides (6 au 10 octobre), annoncées pour le 8 octobre en 2011, sont des poussières issues de la comète Giacobini-Zinner, découverte en 1900 par Giacobini et redécouverte 3 ans plus tard par Zinner et qui a une période de révolution de l'ordre de 6 ans et demi..

Les Draconides

La constellation du Dragon, de laquelle semble provenir les étoiles filantes lors des Draconides, s'enroule partiellement autour de la Petite Ourse. La queue du Dragon est "coincée" entre la Grande Ourse et la Petite Ourse, la tête du Dragon étant "au-dessus" de la "queue" de la "Grande Casserole". Lors des Draconides, les étoiles filantes semblent diverger à partir de la constellation du Dragon, un peu comme les flocons de neige semblent diverger de part et d'autre de la vitre avant d'une voiture quand on roule sous la neige. Ce point de divergence apparente, le radiant, est dû à la combinaison des mouvements propres de la Terre et des poussières cométaires.

En général, les Draconides sont peu spectaculaires. Pourquoi risquent-elles de l'être cette année, et pourquoi l'ont-elles été en 1933 ? La vie d'une comète n'est pas un long fleuve tranquille, parfois, une comète a une activité particulièrement intense lors d'un passages près du Soleil. Elle émet alors un « paquet » de poussières, qui se retrouve quelque part sur l'orbite de la comète et suit alors cette orbite. Lorsque la Terre croise (ou tangente) l'orbite d'une comète alors occupée par un paquet de poussières, on a droit à une pluie d'étoiles filantes plus intense. C'est ce qu'il devrait se passer le 8 octobre 2011.

Figure 4. Vue partielle du système solaire interne avec le Soleil, les orbites de la Terre (T), de Mars (M), de Jupiter (J) et de la comète Giacobini-Zinner (GZ)

Vue partielle du système solaire interne avec le Soleil, les orbites de la Terre (T), de Mars (M), de Jupiter (J) et de la comète Giacobini-Zinner (GZ)

Schéma à une date quelconque, qui n'est pas la position actuelle, mais où la Terre traverse l'orbite de la comète.

Giacobini-Zinner est une comète invisible à l'oeil nu, à courte période (6,621 an), avec une orbite à relativement faible excentricité (0,7), un aphélie de 6,014 u.a. (unité astronomique) et un périhélie de 1,038 u.a., et assez fortement incliné sur l'écliptique (31;81°). Les zones de l'orbite de Giacobini Ziner riches en poussières dispersées sont représentées en blanc ; les zones de l'orbite de Giacobini-Zinner pauvres en poussières, mais qui peuvent contenir des paquets de poussières isolés, sont représentées par un simple pointillé noir. Les observations des années précédentes laissent penser que le secteur de l'orbite de Giacobini-Zinner que traversera la Terre ce 8 octobre 2011 est particulièrement riche en poussières.

Schéma d'après une image du site "Draconides" de l'IMCCE


Pour 2011, les calculs basés sur les observations des années précédentes prévoient que la Terre va traverser deux de ces « paquets » de poussières le 8 octobre 2011 au soir. Plusieurs calculs donnent des horaires et des intensités assez proches (voir les prédictions pour les Draconides 2011 sur le site du SETI). Si nous reprenons les calculs de J. Vaubaillon, de l'Observatoire de Paris, disponibles aussi sur le site de l'IMCCE, une première pluie d'étoiles aura lieu avec un paroxysme vers 17h09 T.U., soit 19h09 HLF (heure légale française), et une seconde, plus longue, atteindra son intensité maximale vers 19h57 T.U., soit 21h57 HLF.

La première pluie d'étoiles filantes (17h09 T.U.) sera due à la traversée d'un paquet de poussières émises par la comète Giacobini-Zinner lors de son passage près du Soleil en 1873 et 1894. Son intensité maximale est estimée à 60 étoiles filantes par heure (10 à 100 selon les auteurs). Le coucher du Soleil étant à 17h15 T.U. à Paris, la nuit ne sera pas assez noire pour l'observer de métropole, par contre l'observation devrait être possible depuis La Réunion et Mayotte, même si la Lune éclairera fortement le ciel (pleine Lune le 12 octobre).

La seconde pluie d'étoiles filantes (19h57 T.U.) sera, elle, due à des poussières émises lors du périhélie de la comète en 1900. L'intensité maximale du phénomène est estimée à 600 événements par heure à son paroxysme (50 à 750 selon les auteurs). Elle sera observable depuis la métropole (aux conditions météorologiques et d'éclairement lunaire près) et aussi de La Réunion et Mayotte. Ces deux événements auront malheureusement lieu en journée pour les habitants des Antilles et de Guyane.

L'intensité maximale de la deuxième pluie d'étoile en fait, si les prédictions se confirment, un événement exceptionnel car aucune pluie d'étoiles filantes aussi intense n'est prévue pour les 40 prochaines années ! D'ailleurs, la NASA, comme lors de chaque pluie d'étoiles filante importante, met en garde contre les dommages potentiels de cette pluie de météores sur les satellites en orbite autour de la Terre. Pensez à sortir et à lever les yeux samedi 8 octobre en début de soirée, vous aurez de grandes chances d'apercevoir une étoile filante entre le début de la nuit et 22h30 HLF. Des manifestations, des observations des Draconides 2011 sont organisées dans plusieurs sites par des clubs d'astronomie, renseignez-vous.

Post-scriptum (lundi 10 octobre 2011) : au moins les 3/4 de la France étaient sous les nuages lors du pic annoncé d'étoiles filantes. L'un de nous (P.T.) était sur le terrain dans les Pyrénées orientales. Malgré une lune très intense et quelques petits nuages, il a été dénombré environ 1 étoile filante par minute pour le pic de 22h. Le pic annoncé a bien eu lieu, mais hélas dans la fourchette basse (60 étoiles par heure)... alors qu'on espérait plus de 600 étoiles filantes par heure.

Mots clés : étoile filante, comète, draconides