Randonnées hivernales

Randonnées hivernales
La constellation des Gémeaux
Il y a dix ans, dans le numéro 0 de Galactée, paraissait un petit article de Claude Gabriel
consacré aux constellations de Pégase et d’Andromède. Bien peu d’entre vous y ont eu accès – ce numéro
mythique n’a été tiré qu’à vingt exemplaires ! Puis, sporadiquement, parurent dans le cadre de la série
« Constellation du Mois », et ce jusque vers le milieu de l’année 2000, des parcours de quelques grandes
constellations – le Cocher, le Taureau, les Gémeaux, ou encore Céphée et Cassiopée –, proposés par le même
auteur.
En décembre 2002 démarre, avec la constellation d’Orion, une série plus ambitieuse, les
« Randonnées », proposées par Francesco Lo Bue ; l’accent est mis sur les objets intéressants à observer, tant
pour les débutants que pour les amateurs plus chevronnés – mais les aspects mythologiques ne sont pas pour
autant oubliés. Nous avons décidé de compléter cette série en y abordant les constellations visitées de façon
plus succincte, il y a longtemps déjà, par Claude Gabriel ; toutes ces « Randonnées » seront regroupées
ultérieurement dans un recueil de la Petite Collection de Galactée. Nous vous convions aujourd’hui à
rendre visite aux Gémeaux.
Par les froides nuits d’hiver, lorsque nous tournons notre regard vers Sud, nous
découvrons de véritables joyaux – des soleils lointains particulièrement étincelants qui
dessinent, par le jeu de la perspective et de notre imagination, les constellations d’Orion, du
Cocher, du Taureau… et des Gémeaux, que je vous propose d’explorer aujourd’hui.
La constellation des Gémeaux est à la fois connue des astronomes et… des astrologues.
Elle est à cheval sur l’Écliptique et fait donc partie du Zodiaque, cette bande du ciel parcourue
jour après jour par notre Soleil. Si les Gémeaux sont une constellation hivernale, c’est parce que
le Soleil occupe cette région du ciel aux environs du solstice d’été, moment où la constellation
accueille l’Astre du jour et, noyée dans sa lumière, devient totalement inobservable.
1. Origine mythologique
La constellation des Gémeaux est associée dans la mythologie gréco-romaine aux
jumeaux Castor et Pollux, connus également sous le nom de Dioscures, ce qui signifie « les fils
de Zeus ».
Les Anciens ne s’accordent pas tous sur leur origine. En effet, Pollux est souvent
considéré comme fils de Zeus et de Léda ; cette dernière, épouse de Tyndare, un prince
spartiate, avait été séduite, alors qu’elle se baignait dans la rivière Eurotas, par le roi de
l’Olympe, qui s’était pour l’approcher transformé en cygne et la couvrit de
caresses. De cette étreinte naîtront d’un même oeuf des jumeaux : Pollux et Hélène, enfants de
Jupiter, et d’un second oeuf d’autres jumeaux, Castor et Clytemnestre, enfants de
19
son mari Tyndare. Dans cette version, Castor et
Pollux sont donc demi-frères, et seul Pollux est
immortel ; une autre version prétend que Castor et
Pollux sont tous deux d’origine divine. Cette légende
mythologique a donné lieu à de multiples œuvres
d’art, dès l’Antiquité, puis à la Renaissance, dont celle
de Léonard de Vinci représentée ici.
Frères ou demi-frères, Castor et Pollux sont
inséparables. Les marins les considéraient comme
leurs protecteurs, et voyaient dans les feux de SaintElme, qui apparaissent parfois à l’extrémité des mâts
par temps d’orage et portaient alors le nom de feux de
Castor et de Pollux, le signe de leur présence tutélaire.
Léonard de Vinci, Léda et le Cygne
(Galerie Borghèse, Rome).
Les deux frères ont participé à de nombreuses
expéditions. On les voit avec Jason et les Argonautes
sur le navire Argo (à l’origine lui aussi d’une constellation, qui sera démantelée par la suite),
pour aller conquérir la Toison d’or en Colchide. Ils participent également à la chasse au terrible
sanglier de Calydon, accompagnés par de nombreux héros grecs, dont notamment Jason et
Thésée.
L’un des tournants décisifs de leur vie se situe au moment de leurs mariages respectifs.
Les jumeaux désirent épouser leurs cousines, Phoebé et Hilaera, qui sont déjà fiancées à Idas et
Lyncée, eux aussi leurs cousins. Peu leur importe, ils amènent les deux femmes à Sparte, où elles
vont chacune leur donner un fils : Castor devient ainsi le père d’Anogon, et Pollux celui de
Mnésiléos.
20
Les relations entre cousins vont se dégrader rapidement. Un jour, les quatre jeunes
hommes organisent une expédition pour voler du bétail. À leur retour, lors du repas, Idas
propose un jeu : les deux premiers à
achever leur morceau de viande
disposeront de la totalité du bétail.
Or, Idas et Lyncée ont presque
terminé leur portion lorsque le défi
est lancé. Castor et Pollux, fous de
rage d’avoir perdu leur part de
butin, s’emparent des bêtes et les
ramènent à Sparte, pourchassés par
leurs cousins. Doué d’une vue
perçante1, Lyncée repère les deux
frères cachés dans un arbre ; Idas les
surprend et porte avec son javelot
un coup mortel à Castor. À l’issue
Bas-relief de la Villa Albani à Rome représentant Pollux tuant
Lyncée.
d’une course poursuite, Pollux tue
Lyncée, tandis qu’Idas est foudroyé par Zeus lui-même.
Pollux, désespéré de voir son frère agoniser, demande à Zeus de mourir également. Mais
il est immortel ! Le maître des dieux lui permet cependant de partager son immortalité avec
Castor : les jumeaux passent en alternance une journée avec les dieux dans l’Olympe et une
journée dans le royaume des morts. Le lever et le coucher de la constellation des Gémeaux dans
le ciel illustrent ce cycle : le passage de la constellation dans le ciel correspond à la présence des
deux frères dans l’Olympe, alors que la disparition des Gémeaux sous l’horizon signifie qu’ils
ont rejoint le royaume d’Hadès …
2. Description générale de la constellation
La constellation des Gémeaux est facile à repérer et, ce qui ne gâte rien, elle monte très
haut dans le ciel d’hiver. Lorsqu’elle passe au méridien (au Sud donc), elle est encadrée à droite
par le Taureau et par Orion, et à gauche par le discret Cancer et par le Lion.
Pour ceux qui connaissent bien la constellation d’Orion, voici un moyen simple de
retrouver les Gémeaux : il suffit de tracer par la pensée une droite qui part du pied gauche
d’Orion (Rigel) et qui passe par son épaule droite (Bételgeuse).
La forme générale de la constellation évoque assez bien la physionomie des Dioscures,
placés côte à côte et qui se tiennent par la main. Les étoiles Castor et Pollux symbolisent leurs
têtes ; elles ont des éclats semblables (magnitude 1,2 pour Pollux et 1,6 pour Castor). On
confond souvent les deux étoiles … celle qui se lève la première est Castor.
1
On retrouve cette idée dans l’expression « œil de lynx », probablement suite à la similitude fortuite des
mots Lyncée et lynx !
21
Une façon simple de localiser la constellation des
Gémeaux…
La constellation a dans l’ensemble la forme d’un rectangle très allongé : Castor et Pollux
(α et β) forment un des petits côtés du rectangle, tandis que le second est matérialisé par les
étoiles Alhena et Tejat (γ et µ). Les grands côtés du rectangle symbolisent le corps de chacun des
jumeaux.
On peut aller plus loin : il suffit de faire intervenir quelques étoiles supplémentaires.
Ainsi les étoiles υ et τ matérialisent respectivement les thorax de Pollux et de Castor ; la main
droite de Pollux est marquée par l’étoile κ, et la poignée de main entre les deux frères par ι ; la
main gauche de Castor est matérialisée par l’étoile θ. Les bassins de Pollux et de Castor sont
représentés par les étoiles δ et ε ; enfin on trouve le genou droit de Pollux à l’emplacement de
l’étoile λ, et les pieds des Dioscures au niveau des étoiles ξ, γ, ν, µ et η.
Les pieds des Gémeaux se trouvent dans la Voie lactée, c’est donc dans cette partie de la
constellation que l’on va trouver nébuleuses et amas d’étoiles ; par contre quelques galaxies,
difficilement accessibles, sont à rechercher au niveau des bustes et des têtes des jumeaux, là où
l’espace extragalactique n’est pas masqué par notre propre galaxie.
3. Castor, l’étoile sextuple… et Pollux la solitaire
Castor, bien que légèrement moins lumineuse que Pollux, est appellé α Geminorum ou
encore 66 Geminorum. Elle se trouve à 45 années-lumière de la Terre. C’est l’une des étoiles
doubles les plus populaires : combien d’amateurs n’ont-il pas testé l’acuité de leurs nouveaux
instruments en observant Castor ? Dans un instrument convenable – et ce pour autant que la
turbulence atmosphérique soit limitée –, Castor se présente en effet sous la forme de deux astres
de magnitudes 1,9 et 2,9, très serrés dans le champ de l’oculaire : Castor A et Castor B ne sont
séparées que par 4 secondes d’arc, soit environ le dixième du diamètre apparent de Jupiter. La
vue est toujours saisissante !
22
Ces deux étoiles sont véritablement liées physiquement : elles tournent autour de leur
centre de gravité commun en environ quatre siècles. Elles sont séparées en moyenne de
90 unités astronomiques (UA), soit environ la plus grande distance séparant notre Soleil de
l’astéroïde – pardon, de la planète naine ! – Éris2.
Une troisième étoile, moins connue, fait également partie du système : c’est une naine
rouge de magnitude 8,8, appelée logiquement Castor C, et séparée de 73 secondes d’arc des deux
premières ! Les astronomes pensent qu’elle aussi est liée physiquement à Castor A et Castor B,
mais sa période orbitale est beaucoup plus grande – plusieurs milliers d’années probablement.
Ces trois étoiles sont déjà visibles dans un instrument de 200 mm de diamètre. Nul doute que
Castor sera l’une des futures cibles de nos prochaines Nocturnes, surtout avec la mise en service
des nouveaux instruments de notre cercle !
Et ce n’est pas tout. Chacune des trois composantes de Castor est elle-même double,
c’est ce que révèlent leurs spectres ! Autrement dit, Castor est un extraordinaire système
multiple : un triplet de soleils doubles, tous liés gravitationnellement !
Quant à Pollux, ce n’est même pas une étoile double. Elle est classée en 17e position au
hit-parade des étoiles les plus brillantes, alors que Castor figure en 23e position. Pollux n’est
distante que de 35 années-lumière. Ce n’est pas une étoile très chaude : sa température
superficielle n’est que de 4 200 °C, ce qui explique sa couleur plutôt jaune-orangé. Elle est
environ 70 fois plus volumineuse que notre Soleil.
4. Quelques autres étoiles intéressantes…
Les Gémeaux comprennent quelques belles étoiles doubles. Citons par exemple
15 Geminorum, facilement observable non loin de ν dans un petit télescope de 100 mm de
diamètre, qui présente deux composantes de magnitudes 6,6 et 8, séparées de 27 secondes d’arc,
et de couleurs assez contrastées (jaune et bleu).
Autre système qui mérite le détour, accessible aisément à un télescope de 200 mm, celui
de 38 Geminorum, voisin de l’étoile ξ, composé de deux astres plus serrés (7,1 secondes d’arc), de
magnitudes 4,4 et 7,7 et de couleurs jaune et bleu pâle.
Quelques autres cibles de choix encore : λ Geminorum (deux étoiles de magnitudes 3,6 et
10,7 séparées de 9,6 secondes d’arc), l’étoile Wasat ou δ Geminorum, composantes séparées de
5,8 secondes, magnitudes 3,5 et 8,2) ou encore κ Geminorum (séparation de 7,1 secondes,
magnitudes 3,6 et 8,1).
5. Une céphéide !
Ceux d’entre vous qui s’intéressent à la mesure des distances dans l’Univers ont
certainement entendu parler des fameuses céphéides, découvertes par Henrietta Leavitt en 1912
2
Qui portait le nom officieux de Xena jusqu’il y a peu… (voir l’article de Thierry Castermans, Pluton, le
commencement d’un nouveau règne, dans le n°52 de Galactée).
23
dans le Petit nuage de Magellan. La luminosité de ce type d’étoiles varie périodiquement au
cours du temps, mais pas de façon quelconque : plus l’étoile est lumineuse et plus la période de
variation est longue. Les céphéides jouent en astronomie le rôle de « chandelles standard » : en
mesurant leur période, les astronomes en déduisent leur luminosité réelle ; par comparaison
avec la luminosité apparente – celle mesurée
sur Terre –, il est alors facile d’estimer la
distance de l’étoile.
Malgré leur nom de céphéides, ces
étoiles ne se rencontrent pas seulement dans la
constellation de Céphée ! On en trouve
notamment… dans la constellation des
La courbe de luminosité de ζ Geminorum.
Gémeaux ! C’est le cas de l’étoile 43 Geminorum
(ζ Geminorum), qui fait partie des plus brillantes d’entre elles ! Située à 1 400 années-lumière de
la Terre, sa luminosité évolue entre les magnitudes 3,6 et 4,1 avec une période de 10,15 jours.
Pour mieux mettre en évidence ces variations de luminosité, on peut se servir de deux étoiles
étalons : κ (de magnitude 3,6) et υ Geminorum (magnitude 4,1).
6. L’amas ouvert M35 … et son compagnon NGC2158
L’objet le plus réputé de la constellation des Gémeaux est l’amas ouvert M35, véritable
joyau du ciel profond et du catalogue de
Messier. Visible à l’œil nu sous un ciel bien
noir, il est situé non loin du pied gauche de
Castor. Situé à près de 2 200 années-lumière
de notre planète, l’amas compte plusieurs
centaines d’étoiles dans une région qui s’étend
sur plus ou moins 25 années-lumière de
diamètre. Vu de la Terre, M35 s’étale sur 30
minutes d’arc, soit le diamètre apparent de la
Lune.
L’amas a été découvert en 1746 par
l’astronome suisse Philippe Loys de Chéseaux,
Les amas ouverts M35 (à gauche) et NGC2158
et observé à nouveau par Messier en 1764.
(à droite) (NOAO/AURA/NSF).
Rien que pour le plaisir, voici la description
qu’en donne l’astronome William Lassel, qui observe M35 au travers d’une lunette de 600 mm
de diamètre :
« Un objet merveilleux, qui frappe l’imagination : personne ne peut l’observer pour la
première fois sans aucune exclamation… le champ de vision, de 19 minutes d’arc de diamètre,
est parfaitement rempli d’étoiles brillantes de même magnitude … d’une beauté exquise … »
Même si nous ne disposons pas d’instruments aussi puissants que celui de Lassel, la
vision de M35 est toujours de toute beauté. Au travers de simples jumelles, il apparaît comme
24
une petite nébulosité. Avec un instrument de 200 mm de diamètre, on peut y dénombrer
environ 75 étoiles dont les magnitudes sont comprises entre 7,5 et 10.
La beauté de M35 est encore renforcée par la présence sur le bord de l’amas d’un autre
objet : NGC2158. Cette petite nébulosité, beaucoup moins lumineuse que M35, est elle aussi un
amas ouvert. Situé six fois plus loin que M35, à plus de 13 000 années-lumière, NGC2158 est
l’un des amas les plus éloignés que l’on puisse observer à l’aide d’un petit instrument. Il n’est
toutefois pas visible aux jumelles. Avec sa densité très élevée en étoiles, il s’apparente aux amas
globulaires les moins denses. Nul doute que s’il était à la même distance que M35, il
constituerait l’un des plus beaux amas ouverts de tout le ciel !
Pour terminer ce petit tour d’horizon des amas des Gémeaux, je citerai également les
amas NGC2129 (AD 06h01,0m, Dec. +23°18’), et NGC2266 (AD 06h43,2m, Dec. +26°58’), tous
deux accessibles à des instruments de 200 mm.
7. La nébuleuse du Clown
La nébuleuse du Clown, connue aussi sous le nom de nébuleuse de l’Esquimau, est vraiment
un bel objet. C’est une nébuleuse planétaire, c’est-à-dire un nuage de gaz, provenant de la mort
lente d’une étoile de type solaire qui est en train d’expulser ses couches extérieures. On la trouve
un peu à gauche de l’étoile 63.
Ce type d’objet est intéressant à plusieurs titres. Contrairement aux nébuleuses diffuses,
les nébuleuses planétaires sont souvent facilement observables, même en ville, car leurs
diamètres apparents sont petits ; elles sont donc assez contrastées. De plus, comme elles sont
relativement lumineuses, la lumière qui nous en parvient réussit à « titiller » non seulement les
bâtonnets de notre rétine, mais aussi les cônes (voir ci-dessous) : on peut donc déceler une
légère coloration – fait suffisamment rare en astronomie d’amateur pour être souligné !
La nébuleuse du Clown, de magnitude 9,2 et de diamètre apparent supérieur à
15 secondes d’arc, est déjà accessible à un
instrument d’une dizaine de centimètres de
diamètre, même si on ne peut commencer à
l’apprécier vraiment qu’avec un télescope de
200 mm. L’étoile centrale agonisante est visible
lorsque les conditions atmosphériques sont
convenables. On observe là la mort d’une étoile
située à plus de 2 000 années-lumière de la
Terre !
Cette nébuleuse fait partie de la
catégorie amusante des « blink nebulae » : si
vous fixez la nébuleuse « dans le blanc des
yeux », celle-ci disparaît partiellement, et seule
l’étoile centrale reste bien visible. Par contre, si
25
La nébuleuse du Clown vue par le télescope spatial
Hubble.
vous observez l’objet légèrement de biais, la nébulosité refait son apparition. En faisant ainsi
osciller la direction de votre regard dans le champ de l’oculaire, la nébuleuse semble clignoter !
L’explication de ce phénomène amusant est simple : lorsque vous fixez un objet, sa
lumière tombe au centre de votre rétine, endroit où celle-ci est tapissée de cônes – les récepteurs
les moins sensibles à la lumière mais qui vous permettent de percevoir les couleurs ; l’étoile
centrale est suffisamment brillante pour rester visible dans ces conditions. Par contre, lorsque
vous observez l’objet de biais, la lumière de la nébuleuse atteint les bâtonnets qui tapissent la
région périphérique de la rétine et qui, eux, sont bien plus sensibles que les cônes : cette fois,
l’œil perçoit la totalité de l’objet. On retrouve ici le fameux principe de la vision décalée, bien
connu des astronomes amateurs, et aussi frustrant qu’efficace !
Le surnom de « Nébuleuse de l’Esquimau » ou de « Nébuleuse du Clown » qui a été
donné à NGC2392 provient de son aspect sur les images obtenues à l’aide des grands
instruments. Il faut un peu tempérer cette remarque : les progrès de l’imagerie numérique
d’amateur permettent aujourd’hui de réaliser des clichés qui commencent à révéler l’aspect
clownesque de ce visage de l’espace !
J’espère que ce petit tour d’horizon de la constellation des Gémeaux vous aura donné
envie d’enfiler pull, manteau, gants et écharpe … Le ciel d’hiver en vaut vraiment la peine !
Bonne balade !
Francesco Lo Bue (UMH)
26