OBAFGKM : pourquoi l'ordre des classes d'étoiles surprend

En 1901, Annie Jump Cannon jette l'alphabet à la poubelle#

En 1901, à l'observatoire du Harvard College, Annie Jump Cannon prend une décision qui va tenir cent vingt-cinq ans : elle abandonne un système de classement alphabétique vieux d'une génération et ne garde que sept lettres, dans un ordre qui ne doit plus rien à l'alphabet. O, B, A, F, G, K, M. Le moyen mnémotechnique qu'on apprend encore aujourd'hui, « Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me », masque un détail que la plupart des résumés grand public escamotent : pourquoi cet ordre-là, précisément, et pas A, B, C ?

Réponse directe. OBAFGKM classe les étoiles par température de surface décroissante, du bleu (classe O, plus de 33 000 K) au rouge (classe M, sous 3 900 K), d'après l'intensité de raies spectrales précises. L'ordre des lettres semble incohérent parce qu'il vient d'un système alphabétique antérieur, fondé sur la seule intensité des raies d'hydrogène, que les astronomes ont ensuite réordonné selon la température réelle des étoiles.

Pourquoi l'ordre des lettres ne suit aucune logique alphabétique#

Le système originel, conçu par Williamina Fleming sous la direction d'Edward Pickering à l'observatoire de Harvard, classait les étoiles par ordre alphabétique selon l'intensité de leurs raies d'absorption d'hydrogène : la classe A affichait les raies les plus fortes, la classe O n'en montrait quasiment aucune. C'était un classement pratique, pas physique. En 1897, Antonia Maury est la première à bousculer cet ordre : elle place les étoiles B avant les A, une correction qui annonce la suite.

Puis, en 1901, Annie Jump Cannon abandonne l'alphabet purement et simplement. Elle ne conserve que sept classes, O, B, A, F, G, K, M, dans cet ordre précis : celui de la température décroissante des étoiles, du plus chaud au plus froid. Les lettres qui restent n'ont plus rien d'alphabétique ; elles sont l'empreinte fossile d'un système qui classait par intensité de raies d'hydrogène, réordonné pour classer par physique réelle. C'est ce décalage entre l'origine alphabétique et l'usage final, thermique, qui rend la séquence incompréhensible sans son histoire. L'Union astronomique internationale a formellement adopté le système de Cannon le 9 mai 1922, ce qui en a fait la norme mondiale.

Le tableau complet, classe par classe#

Voici, selon Wikipedia (Stellar classification), les plages de température effective par classe, toutes classes de luminosité confondues. Ces bornes varient légèrement d'un ouvrage à l'autre ; elles restent l'estimation la plus citée.

Classe	Température effective	Couleur	Raies caractéristiques
O	33 000 K et plus	Bleu	Hélium ionisé (He II), silicium, oxygène et azote ionisés, quasiment aucune raie d'hydrogène
B	10 000-33 000 K	Blanc bleuté	Hélium neutre, maximales vers B2, hydrogène modéré
A	7 300-10 000 K	Blanc	Hydrogène très fort, maximal en A0, métaux ionisés (Fe II, Mg II, Si II)
F	6 000-7 300 K	Blanc jaunâtre	Calcium ionisé (raies H et K) qui se renforce, hydrogène et métaux ionisés plus faibles
G	5 300-6 000 K	Jaune	Calcium ionisé dominant, métaux neutres, bande moléculaire du CN
K	3 900-5 300 K	Orange clair	Hydrogène très faible, métaux neutres dominants (Mn I, Fe I, Si I), oxyde de titane en fin de classe
M	2 300-3 900 K	Rouge orangé clair	Bandes moléculaires d'oxyde de titane, métaux neutres, hydrogène généralement absent

Ce tableau confond toutes les étoiles d'une classe, qu'elles soient naines ou géantes. Pour la seule séquence principale, celle du Soleil et de Véga, la table de référence d'Eric Mamajek, de l'université de Rochester, construite à partir des travaux de Pecaut et Mamajek (2013), donne des chiffres différents : une naine G2V comme le Soleil affiche environ 5 770 K, une naine A0V comme Véga environ 9 700 K, une naine O5V environ 41 400 K, une naine M5V environ 3 060 K. Les deux jeux de valeurs ne se lisent pas de la même façon, parce qu'ils ne portent pas sur la même population : le premier confond toutes les classes de luminosité, le second isole les seules naines. J'ai mis les deux tableaux côte à côte en préparant cet article, et c'est exactement le genre de détail qui fait citer une température de naine comme si elle valait pour toute une classe.

Le système complet ne s'arrête pas à la lettre#

La lettre seule ne dit qu'une partie de l'histoire. Le système de Yerkes, ou système MK, y ajoute un chiffre romain de classe de luminosité : I pour les supergéantes (avec des sous-classes Ia+, Ia, Iab, Ib selon leur éclat), II pour les géantes brillantes, III pour les géantes normales, IV pour les sous-géantes, V pour les naines de séquence principale, celle du Soleil. C'est ce qui explique qu'une même lettre puisse désigner des étoiles très différentes : Bételgeuse, classée M1-2 Ia-Iab, est une supergéante rouge, pas une naine froide ordinaire.

Chaque lettre se subdivise aussi en dix degrés numérotés de 0, le plus chaud, à 9, le plus froid : B0 est plus chaude que B5, qui est elle-même plus chaude que B9. Cannon utilise déjà cette notation numérique dès 1912. Honnêtement, je n'ai pas trouvé de règle précise reliant ce chiffre à un pourcentage exact de température, et je préfère l'admettre plutôt qu'inventer une formule qui sonnerait juste sans l'être : la subdivision existe, sa traduction chiffrée en degrés Kelvin ne suit pas de règle simple documentée.

Combien d'étoiles de chaque classe existe-t-il vraiment ?#

Le SERP francophone dominant se contente d'une phrase par classe. Voici, toujours selon Wikipedia, les proportions estimées de chaque classe parmi les étoiles de séquence principale du voisinage solaire, avec une étoile repère dont la classification a été vérifiée individuellement.

Classe	Proportion estimée	Étoile repère	Classification
O	Environ 1 sur 3 000 000 (0,00003 %)	Zeta Puppis (Naos)	O4If(n)p
B	Environ 1 sur 800 (0,125 %)	Rigel	B8 Ia
A	Environ 1 sur 160 (0,625 %)	Véga	A0V
F	Environ 1 sur 33 (3,03 %)	Procyon	F5IV-V
G	Environ 7,5 %	Le Soleil	G2V
K	Environ 12 %	Aldébaran	K5+ III
M	Environ 76 %	Bételgeuse	M1-2 Ia-Iab

La classe qui donne son nom au moyen mnémotechnique le plus connu, O, est aussi la plus rare de toutes : à peine une étoile de séquence principale sur trois millions dans notre voisinage. La classe M, la plus discrète dans le ciel nocturne à l'œil nu parce que ses naines rouges sont trop faibles, domine en réalité la population stellaire avec environ trois étoiles sur quatre. Zeta Puppis fait partie des rares étoiles de classe O visibles à l'œil nu, ce qui en fait une cible d'observation à part pour qui veut voir une extrémité de la séquence spectrale sans instrument. Pour espérer la repérer, ou pour distinguer à l'œil les couleurs contrastées d'une naine rouge et d'une géante bleue, un ciel sombre change tout : notre guide sur l'échelle de Bortle et les sites de ciel noir en France référence les endroits qui s'y prêtent encore, et nos repères de coordonnées célestes, ascension droite et déclinaison aident à pointer la bonne zone du ciel.

Le catalogue Henry Draper, ou comment une veuve a financé un siècle d'astrophysique#

Le nom du catalogue vient de Henry Draper, qui photographie le spectre de Véga dès 1872, une prouesse pour l'époque. Mais c'est sa veuve, Mary Anna Palmer Draper, qui finance en 1886 le programme systématique qui porte son nom, le Henry Draper Memorial. Le résultat, le Henry Draper Catalogue, paraît en neuf volumes des Annals of Harvard College Observatory entre 1918 et 1924. Cannon a personnellement classé environ 350 000 étoiles au cours de sa carrière, un volume de travail manuel que personne n'a égalé depuis.

Ce que je retiens de cette histoire, c'est qu'elle tient sur trois noms de femmes qu'on cite rarement dans le même souffle : Fleming pour le classement alphabétique initial, Maury pour la première correction en 1897, Cannon pour la refonte définitive de 1901 qui a fini par devenir la norme internationale en 1922. Le mnémotechnique qu'on récite en cours d'astronomie n'a jamais transmis cette généalogie. Pour voir cette diversité de couleurs stellaires à l'œil, sans même parler de spectroscopie, notre guide sur les étoiles doubles d'été reste un bon point de départ.

Questions fréquentes#

Pourquoi l'ordre OBAFGKM ne suit-il pas l'alphabet ?#

Il en a suivi un, à l'origine : le système de Fleming et Pickering classait par intensité des raies d'hydrogène, de A à P. Maury puis Cannon l'ont réordonné selon la température réelle des étoiles, en ne gardant que sept lettres. L'ordre actuel est donc l'héritage d'un classement abandonné, pas un choix arbitraire.

Quelle étoile de classe O peut-on observer à l'œil nu ?#

Zeta Puppis, aussi appelée Naos, classée O4If(n)p, fait partie des rares étoiles de classe O visibles sans instrument. Cette classe reste la plus rare de toutes, avec environ une étoile de séquence principale sur trois millions dans le voisinage solaire.

De quelle classe spectrale est le Soleil ?#

Le Soleil est classé G2V : classe G, deuxième subdivision, naine de séquence principale. Sa température effective se situe entre 5 300 et 6 000 K selon le tableau général, et à environ 5 770 K selon la table Pecaut et Mamajek dédiée aux naines.

Combien d'étoiles appartiennent à chaque classe ?#

Les proportions sont très inégales : la classe M domine avec environ 76 % des étoiles de séquence principale, suivie de la classe K (environ 12 %) et de la classe G (environ 7,5 %). Les classes O, B et A, les plus chaudes, réunissent ensemble moins de 1 % des étoiles.

Qui a construit ce système de classification ?#

Williamina Fleming a conçu, sous la direction d'Edward Pickering, le système alphabétique initial. Antonia Maury l'a corrigé une première fois en 1897. Annie Jump Cannon l'a refondu en 1901 sous sa forme actuelle, adoptée par l'Union astronomique internationale le 9 mai 1922.

Que signifie le chiffre après la lettre, comme dans G2 ?#

Chaque classe se subdivise en dix degrés numérotés de 0, le plus chaud, à 9, le plus froid. Cannon utilise cette notation dès 1912. Aucune règle simple et documentée ne relie ce chiffre à un pourcentage exact d'écart de température entre deux sous-classes voisines.