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Parallaxe stellaire : mesurer la distance des étoiles

Parallaxe stellaire : mesurer la distance des étoiles

Par Thomas R.

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Thomas R.

Plus de 1,46 milliard d'étoiles avec une parallaxe mesurée : c'est ce que porte le catalogue Gaia DR3, publié par l'Agence spatiale européenne le 13 juin 2022. Le catalogue de référence précédent, Hipparcos, plafonnait à environ 120 000 étoiles, avec une précision de l'ordre du milliarcseconde. Le bond n'est pas seulement une affaire de volume : c'est surtout une affaire d'angle, et c'est cet angle qui donne la distance.

Réponse directe : la parallaxe stellaire est le léger décalage apparent de la position d'une étoile proche, observé à six mois d'intervalle depuis les deux points opposés de l'orbite terrestre. Sa mesure permet de calculer la distance de l'étoile par triangulation : plus l'angle est petit, plus l'étoile est loin. C'est la seule méthode de mesure directe des distances stellaires.

Comment la parallaxe transforme-t-elle un angle en distance ?#

Le principe vient de l'Observatoire de Paris : la parallaxe annuelle mesure le demi-grand axe angulaire du mouvement apparent d'une étoile proche sur le fond des étoiles fixes, provoqué par la révolution de la Terre autour du Soleil. C'est le même principe de triangulation que celui qui sert à évaluer une distance dans le système solaire, appliqué ici à une échelle bien plus grande.

La conversion tient en une formule, toujours selon l'Observatoire de Paris : une étoile dont la parallaxe s'exprime en secondes d'arc se trouve à une distance égale à 1 divisée par cette parallaxe, exprimée en parsecs. Le parsec lui-même est défini comme la distance à laquelle une unité astronomique sous-tend un angle d'une seconde d'arc. Depuis la résolution B2 de l'Union astronomique internationale, adoptée en 2015, la valeur est fixée officiellement : un parsec équivaut exactement à 648 000 divisé par pi unités astronomiques. Pour convertir un résultat en parsecs vers une unité plus parlante, il suffit ensuite de passer par l'année-lumière.

Gaia a-t-il vraiment surclassé Hipparcos ?#

Sur le papier, oui, et les chiffres publiés par l'ESA le confirment sans avoir besoin d'être enjolivés. Selon la page Gaia DR3 de l'ESA Cosmos, l'incertitude médiane sur la parallaxe se situe entre 0,02 et 0,03 mas pour les étoiles de magnitude inférieure à 15, monte à 0,07 mas à la magnitude 17, à 0,5 mas à la magnitude 20 et à 1,3 mas à la magnitude 21. Chaque chiffre de précision n'a de sens qu'accompagné de sa magnitude de référence, c'est ce que la page elle-même impose.

Cette troisième release a été publiée le 13 juin 2022. Je suis ces annonces un peu comme des notes de version logicielle : chaque publication déplace le curseur de précision d'un cran, et celle-ci avait été préparée pendant des années avant sa sortie. La collecte de données de la mission s'est arrêtée depuis : la dernière observation date du 15 janvier 2025, et le satellite a été passivé le 27 mars 2025, toujours selon l'ESA. La prochaine publication, Gaia DR4, est annoncée pour le 2 décembre 2026 sur la page dédiée de l'ESA Cosmos ; à ce jour, le 17 septembre 2026, elle n'est pas encore parue, et Gaia DR3 reste la dernière release publiée.

L'Observatoire de Paris, sur sa page consacrée aux observations et précisions de la mission, donne aussi la cible visée pour la suite : pour DR4, construite sur cinq ans de données, la précision attendue va de 10 microsecondes d'arc à la magnitude 13 jusqu'à 835 microsecondes d'arc à la magnitude 20,7. Pour DR5, la mission complète sur dix ans, l'objectif descend entre 7 et 588 microsecondes d'arc sur la même plage de magnitude. Sur la meilleure unité à afficher au lecteur, microseconde d'arc ou année-lumière, je n'ai pas de position tranchée : la première est fidèle à l'instrument, la seconde parle davantage à l'intuition.

Que disent les parallaxes de cinq étoiles proches ?#

La base SIMBAD du Centre de données astronomiques de Strasbourg permet de comparer directement ces chiffres, étoile par étoile.

ÉtoileParallaxe (mas)Distance (pc)Distance (années-lumière)Source
Proxima du Centaure768,0665 ± 0,04991,30194,244Gaia
Étoile de Barnard546,9759 ± 0,04011,8282environ 5,96Gaia
61 Cygni A285,9949 ± 0,05993,4965environ 11,4Gaia
Alpha du Centaure A742,12 ± 1,401,348environ 4,39Hipparcos
Sirius A379,21 ± 1,582,638environ 8,60Hipparcos

Les deux dernières lignes ne sont pas un oubli : Alpha du Centaure A et Sirius A restent sourcées Hipparcos dans SIMBAD, pas Gaia. Ces deux étoiles sont trop brillantes pour l'instrument : Gaia sature sur elles, et la base continue de s'appuyer sur le catalogue Hipparcos : le catalogue original de 1997 pour Alpha du Centaure A, la révision de 2007 signée van Leeuwen pour Sirius.

Que reste-t-il de la toute première parallaxe mesurée ?#

61 Cygni A doit sa place dans cette liste à son histoire autant qu'à sa proximité. C'est l'étoile sur laquelle Friedrich Bessel a réalisé, en 1838, la première mesure de parallaxe stellaire jamais publiée. L'Agence spatiale européenne, dans son histoire de l'astrométrie, chiffre le décalage annuel qu'il a détecté à 0,314 seconde d'arc, ce qui plaçait l'étoile à une dizaine d'années-lumière. La valeur moderne pour 61 Cygni A, 285,9949 millisecondes d'arc dans SIMBAD, donne 11,4 années-lumière : Bessel surestimait l'angle d'environ 10 %, et rapprochait donc l'étoile d'autant. Pour une grandeur que personne n'avait jamais mesurée avant lui, à l'héliomètre et à la vis micrométrique, l'écart reste modeste.

La microseconde d'arc reste hors de portée d'une lunette grand public : c'est le domaine des instruments dédiés. Bessel a ouvert la voie au dix-neuvième siècle avec de la mécanique, et Gaia poursuit la même idée deux siècles plus tard, depuis l'espace.

Jusqu'où la parallaxe permet-elle de mesurer l'univers ?#

La méthode a une limite physique, pas seulement technique. Selon la NASA, la parallaxe donne des distances fiables jusqu'à quelques milliers d'années-lumière ; au-delà, l'angle devient trop petit pour être mesuré par les instruments actuels, et les astronomes basculent sur des méthodes indirectes. Sur ces échelles, la distance et le temps de trajet de la lumière se confondent : voir loin, c'est déjà voir le passé.

C'est là qu'interviennent les Céphéides, ces étoiles variables pulsantes qui servent de chandelles standards. Selon l'ESA, elles fournissent une étape indirecte mais essentielle de l'échelle des distances cosmiques, qui permet de l'étendre jusqu'aux galaxies lointaines, une fois calibrées par les parallaxes Gaia elles-mêmes. Leur identification passe le plus souvent par l'analyse de la lumière qu'elles émettent, un exercice détaillé dans notre guide sur la spectroscopie. La parallaxe reste ainsi le socle sur lequel repose toute l'échelle des distances, même quand elle cède elle-même la place à d'autres méthodes.

La prochaine étape est calée au calendrier : le 2 décembre 2026, date annoncée de Gaia DR4, qui révisera d'un cran les parallaxes du tableau ci-dessus.

Questions fréquentes sur la parallaxe stellaire#

Qu'est-ce que la parallaxe stellaire exactement ?#

C'est le léger décalage apparent de la position d'une étoile proche, observé sur fond d'étoiles fixes, quand on la regarde à six mois d'intervalle depuis deux points opposés de l'orbite terrestre. Ce décalage angulaire, une fois mesuré, permet de calculer la distance de l'étoile par triangulation : c'est la seule méthode de mesure directe des distances stellaires.

Comment calcule-t-on une distance à partir d'une parallaxe ?#

La formule vient de l'Observatoire de Paris : une étoile dont la parallaxe s'exprime en secondes d'arc se trouve à une distance égale à 1 divisée par cette parallaxe, exprimée en parsecs. Le parsec est fixé depuis 2015 par l'Union astronomique internationale à exactement 648 000 divisé par pi unités astronomiques, une valeur officielle et invariable.

Pourquoi Alpha du Centaure A et Sirius A restent-elles mesurées par Hipparcos et pas par Gaia ?#

Parce que Gaia sature sur les étoiles trop brillantes. Dans la base SIMBAD, ces deux étoiles restent donc sourcées sur le catalogue Hipparcos : Alpha du Centaure A sur le catalogue original de 1997, Sirius A sur la révision de 2007 signée van Leeuwen. Les autres étoiles proches plus discrètes, elles, bénéficient déjà des parallaxes Gaia, bien plus précises.

Quand la prochaine publication Gaia, DR4, est-elle attendue ?#

L'ESA Cosmos annonce sa publication pour le 2 décembre 2026. À ce jour, le 17 septembre 2026, elle n'est pas encore parue : Gaia DR3, publié le 13 juin 2022, reste la dernière release disponible. La collecte de données de la mission s'est terminée le 15 janvier 2025, avec la passivation du satellite le 27 mars 2025.

Jusqu'à quelle distance la parallaxe fonctionne-t-elle ?#

Selon la NASA, la méthode donne des distances fiables jusqu'à quelques milliers d'années-lumière. Au-delà, l'angle à mesurer devient trop petit pour les instruments actuels. Les astronomes prennent alors le relais avec des méthodes indirectes, à commencer par les Céphéides, des étoiles variables calibrées elles-mêmes par les parallaxes Gaia.

Sources#

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