Notions de magnitude Notions de magnitude 1. La magnitude apparente L'apparition des instruments photométriques vers la fin du siècle dernier et l'élaboration du premier grand catalogue stellaire ont amené les astronomes à élaborer un système de mesure plus précis. La notion de magnitude, telle qu'elle est utilisée aujourd'hui, fut introduite en 1856 par l'Anglais Norman Pogson. Elle est définie par la formule : Le rapport de luminosité entre une étoile de magnitude visuelle apparente mv : m1 et une étoile de magnitude visuelle apparente mv : m2, peut être établi par la formule : E1 / E2 = 10 0,4 ( m2 - m1 ) E1 / E2 = 2,512 m2 – m1 m2 - m1 = 2,5 log ( E1 / E2 ) m = -2,5 log E + k où m est la magnitude apparente, E l'éclairement en lux produit par l'étoile et k une constante arbitraire qui disparaît dès que l'on s'intéresse à la différence de magnitude entre deux astres. De ce fait, si m1 = -2,5 log E1 + k et m2 = -2,5 log E2 + k, Alors, E1 / E2 = 10 log ( E1 / E2 ) = 10 log E1 - log E2 = 10 ( m2 - m1 ) / 2,5 Et on a alors E1 / E2 = 10 0,4 ( m2 - m1 ) Entre deux astres séparés par une unité de magnitude, le coefficient est de 2,512 fois. Ainsi, une étoile de première magnitude est 2,512 fois plus lumineuse qu'une étoile de seconde magnitude, elle même 2,512 fois plus qu'une de troisième, etc. Le rapport entre une étoile de première magnitude et une autre de sixième magnitude (dernière étoile que puisse percevoir l'oeil nu) est de : 2,5125 = 100 En effet, si m2 - m1 = 1, E1 / E2 = 100,4 = 2,512 Et si m2 - m1 = 5, E1 / E2 = 10 0,4 . 5 = 102 = 100 Plus le chiffre caractérisant la magnitude apparente d'un astre est grand, plus l'astre en question est faible. A l'inverse, certains astres particulièrement brillants se sont vu attribuer une magnitude apparente nulle ou négative. Nous parlons ici de la magnitude visuelle apparente. Plusieurs symboles peuvent être utilisés pour désigner la magnitude visuelle : "mv", également abrégé "m" ou "mag". Il s'agit en effet : ➢ d'une magnitude visuelle car nous tenon l’œil pour récepteur de la lumière qui nous parvient des étoiles ; ➢ d'une magnitude apparente car elle caractérise l'éclat apparent de l'astre observé sans tenir compte de son éclat intrinsèque. 1/3 Notions de magnitude 2. La magnitude absolue La magnitude apparente caractérise l'éclat d'un astre tel qu'il est perçu depuis la Terre, et dépend donc à la fois de la luminosité intrinsèque de l'astre et de la distance qui le sépare de nous. Or une étoile peu brillante mais proche nous paraîtra plus lumineuse qu'une étoile très brillante mais très lointaine. D'où la nécessité de recourir à une échelle plus absolue pour pouvoir comparer entre elles les luminosités réelles des étoiles ou des galaxies. La magnitude absolue : M nous renseigne sur l'éclat apparent qu'auraient les astres si nous les ramenions tous à la même distance de la Terre. Cette distance arbitraire est de 10 parsecs (32,6 annéeslumière). Quelques magnitudes absolues Objets étoiles supergéantes Magnitude -7 étoiles naines blanches 12 galaxies -23 < M < -9 La détermination des magnitudes absolue et apparente d'une étoile permet d'estimer sa distance d, selon la relation : M - m = -5 log d + 5 3. La magnitude photographique Du temps d'Hipparque de Nicée et jusqu'à une période récente, les astres ne se signalaient que par leur seule lumière visible. Mais en étendant leurs observations à l'intégralité du spectre électromagnétique (c'est-à-dire à tous les rayonnements invisibles), les astronomes ont dû préciser un peu plus la notion de magnitude. Ainsi est-il aujourd'hui nécessaire de spécifier dans quel domaine de longueurs d'onde une magnitude, absolue ou apparente, a été déterminée (puisque, par exemple, un astre très discret en lumière visible peut s'avérer très lumineux en infrarouge). De même, les astronomes parlent de magnitudes visuelle, photographique ou photométrique selon le type de récepteur utilisé (œil, plaque photographique ou photomètre), car tous n'offrent pas la même sensibilité à une longueurs d'onde donnée. Les différentes échelles sont raccordées entre elles grâce à l'observation d'étoiles de référence. 2/3 Notions de magnitude 4. La magnitude bolométrique Seule la magnitude bolométrique caractérise la luminosité globale d'un astre, sur l'ensemble du spectre électromagnétique. Elle ne se mesure que pour un petit nombre d'étoiles, et vaut +4,75 dans le cas du Soleil. Pour les autres étoiles, il faut procéder de façon indirecte par comparaison avec la magnitude visuelle. La différence entre la magnitude bolométrique et la magnitude visuelle d'une étoile s'appelle la correction bolométrique. 3/3