Le métier d’astronome

Danielle Briot

(Observatoire de Paris)

Qu’est-ce qu’un astronome ?• Un astronome est un chercheur, autrementdit un scientifique.Son métier consiste à accroître laconnaissance que nous avons de l’Univers.Le domaine de l’astronomie a été défini plusprécisément au cours des siècles : Actuellement, on considère que l’astronomie commence juste au dessus de l’atmosphèreTerrestre, jusqu’aux « confins » de l’Univers.

Différence entre un astronome et un astrophysicien (1)

• L'astronomie est, avec les mathématiques, la plus vieille des sciences.

• Depuis ses débuts, l'astronomie étudie les positions et mouvements des astres, par l'observation et les équations de la mécanique céleste.

• Au 19ème siècle, en décomposant la lumière des astres, on a pu déterminer les corps qui rayonnaient dans ces astres et également déterminer leurs caractéristiques physiques : température, pression, vitesse de rotation, vitesse de l'astre…

• Ce fut la naissance de l'astrophysique.

Différence entre un astronome et un astrophysicien (2)

• Un astrophysicien étudie donc la physique desastres.• Certains considèrent que l'astrophysique etl'astronomie sont deux sciences différentes, personnellement, j'estime que l'astrophysiqueest une partie de l'astronomie.• Actuellement, les astrophysiciens sont plusnombreux que les astronomes qui étudient« l’astronomie fondamentale ».

Qu'est-ce que la recherche scientifique ?

La recherche scientifique consiste à faire progresser laconnaissance, en s'appuyant sur les travaux etdécouvertes antérieurs, par des observations, desexpériences, des calculs et en développant des théories.La part de l'observation est particulièrement importanteen astronomie. En effet, on ne peut pas faired'expériences, comme en physique ou en chimie.Le plus souvent, l'objet de notre étude est hors de notreportée, et il faut recueillir le maximum de rayonnementenvoyé par l'astre, et l'analyser le mieux possible.

Un point à ne pas perdre de vue

Il est très important de noter que laconnaissance scientifique ne se fait pas "enligne droite" et que des résultats scientifiquespeuvent être contredits, ou précisés, par destravaux ultérieurs, le plus souvent parce que lesnouveaux instruments utilisés sont plusperformants, et qu'il faut interpréter denouvelles observations.

Quand la science progresse….

Quelques exemples dans lesquels la sciences’est « contredite ».

Quel est le centre du monde ?En 1609, Galilée pour la première fois, braque uneLunette astronomique, avec un système optique, vers leciel. Et ce qu'il découvre ne correspond plus àl'hypothèse de la Terre centre de l'Univers, le monde"sublunaire" étant parfait, peuplé de sphères animéesde trajectoires sphériques et le Soleil étant d'or pur.Il découvre :• Les montagnes et cratères de la Lune,• Les satellites de Jupiter,• Les taches du Soleil,• Les phases de Vénus…

Système de Ptolémée : la Terre est au centre du Monde

Galilée

Dessins de la Lune faits par Galilée

Jupiter et ses satellites dessinés par Galilée

La Terre et les planètes tournent autour du Soleil

Quand la théorie de Newton n’est pas suffisante

Au 19ème siècle, en utilisant la théorie de lamécanique de Newton, on ne s'expliquait pas certainecaractéristiques du mouvement de Mercure, qui est laplanète la plus proche du Soleil.On supposait donc qu'il y avait une autre planète plusproche du Soleil que Mercure.Mais au 20ème siècle, la théorie de la relativitéd'Einstein rend compte du mouvement de Mercure. La théorie de Newton est bonne en premièreapproximation, mais dans certains cas, elle doit êtrecomplétée par la théorie d'Einstein.

Mercure

Newton

Einstein

Pluton est-il une planète ?En 1930, Clyde Tombaugh découvre une nouvelle

planète qu'on appelle Pluton. On connaissait alors 8 planètes dans le système solaire.Tombaugh recherchait la neuvième planète. La recherche a été faite à partir de plaques photos qui représentaient plusieurs fois le même endroit du ciel. En examinant les plaques deux à deux on pouvait repérer si un astre avait bougé.

• On a donc considéré que Pluton était la neuvième planète.

Clyde Tombaugh, découvreur de Pluton

Pluton

Pluton

• Cependant, dès le début, cette planète n’était pas réellement « satisfaisante ». En particulier, sa trajectoire était beaucoup plus allongée que les trajectoires des autres planètes qui sont presque circulaires.

Et surtout, avec le progrès des instruments d’astronomie, on a trouvé au delà de Neptune, de très nombreux corps, qui ressemblaient à Pluton, et, en particulier, qui avaient des trajectoires qui pouvaient être très elliptiques.

La question s’est réellement posée quand on a trouvé un « corps » qui s’est révélé être plus massif et plus gros que Pluton.

On s’est rendu compte que de tels corps existaient en très grand nombre. Alors fallait-il décider qu’il y aurait des milliers de planètes ?Cependant, il était évident que ces corps ne correspondent pas aux huit autres planètes du système solaire.

Les discussions entre astronomes ont duré longtemps et ont été très animées. Finalement, en août 2006, on a décidé que Pluton était une planète naine, ainsi, par exemple, que Xéna, que l’on a appelée Eris, la déesse de la discorde.

Mais les discussions ne sont peut-être pas finies….

Eris, une planète naine

Pluton est-il une planète ? Cette décision a été très contestée par certainsAméricains, avec l’argument :« Comment les enfants à qui on a appris que Pluton est

une planète, vont-ils comprendre que cela change ? »Mais la vérité scientifique est provisoire…En vérité, Pluton étant la seule planète découverte par unAméricain, certains n’ont pas apprécié que cettedécouverte soit remise en cause.

En quoi consiste le travail d'un astronome ?

On peut caractériser le travail des astronomes

- par les objets étudiés

et/ou

- par les méthodes utilisées.

Les objets étudiés par l’astronomieLe champ des objets étudiés est très vaste.Des plus proches aux plus lointains : - les planètes et leurs satellites, - le Soleil, - les comètes et les petits corps du système solaire, - les étoiles, - la matière interstellaire, - notre Galaxie, - les galaxies extérieures, - les quasars, - la forme générale et l'origine de l'Univers….

Différentes techniques en astronomie

• Certains astronomes sont plus spécialisés dans les observations, d'autres dans la théorie ou la modélisation, d'autres enfin dans l'instrumentation, mais ces trois domaines sont complémentaires et les astronomes peuvent exercer leur activité dans plusieurs domaines.

• Dans tous les cas, c'est un travail d'équipe qui demande une collaboration étroite entre chercheurs (les astronomes), ingénieurs et techniciens, au niveau national et international.

Les observations en astronomie

• Les principales catégories d’instruments utilisés sont les suivantes :

• Les instruments au sol :• Télescopes• Radio-télescopes• Instruments spatiaux:• Satellites• sondes

Le télescope France-Canada-Hawaï

Le Very Large Telescope (Très Grand Télescope)

Deux des télescopes du VLT

OWL, un télescope de 100m : encore de la science-fiction….

Le radiotélescope de Nançay

Le radiotélescope d’Arecibo (américain)

Le radiotélescope ALMA

Une antenne d’ALMA

Le satellite Corot : préparation

Le satellite Corot

Le satellite Corot : lancement

Comment fait-on des observations en astronomie ?

• Tous les six mois, des appels d’offre pour les observations sont lancés.L’astronome fait un rapport pour expliquer quels objets il veut observer, pourquoi, avec quel instrument, de combien de temps d’observation il a besoin, et à quel moment dans l’année.Le temps d’observations est d’abord attribué en fonction des différents pays finançant l’instrument, du temps peut être réservé à l’avance pour les scientifiques ayant mis au point les instruments, et ensuite le temps est attribué par un comité d’astronomes en fonction de la faisabilité et de l’intérêt de l’observation demandée.

Comment fait-on des observations en astronomie ?

• Le total des temps demandés est généralement 3 ou 4 fois plus grand que le temps disponible.Des demandes même très intéressantes peuvent donc être refusées.

• Il existe parfois des observations qui ne sont pas programmables à l’avance. Le cas le plus fréquent est l’apparition d’une comète ou d’une super-Nova. On peut alors décider qu’un tel événement est prioritaire.

• Les astronomes ne se déplacent pas toujours pour faire les observations: les observations peuvent deplus en plus souvent être faites à distance, ou être faites par un observateur sur place.

• Les observations sont généralement de courte durée, mais beaucoup de temps et de travail sont consacrés à l’exploitation et à l’interprétation de ces observations.

• Certains astronomes se consacrent principalement à l’instrumentation, en faisant fonctionner de grands instruments, ou en concevant de nouveaux instruments.

• Ces instruments peuvent être de nouveaux télescopes ou être adjoints à un télescope pour améliorer ses performances.

• On a inventé des instruments d’« optique adaptative » qui mesurent la turbulence de l’atmosphère et la corrige plusieurs dizaines de fois par seconde.

• Le but à atteindre est l'obtention d'une information aussi détaillée que possible sur les astres étudiés, de déterminer quelles conditions les régissent et quels processus physiques interviennent. Ce travail qui nécessite de très gros ordinateurs, utilise et développe les études théoriques. Les modèles établis par l'astronome théoricien à partir des résultats des observations devront être vérifiés par de nouvelles observations.

Publications scientifiquesLe but ultime d’un résultat scientifique est lapublication qui permet à la communauté internationaled’en prendre connaissance.Les publications se font dans les comptes-rendus derencontres scientifiques internationales ou dans desjournaux d’astronomie. Avant d’être publié, l’article estsoumis à un scientifique étranger qui donne, ou non, sonaval pour la publication.Les Européens publient le plus souvent dans« Astronomy &Astrophysics », un journal international.Et tout se fait en anglais…

« Publish or Perish »

Les métiers de l’astronomie Les résultats en astronomie sont obtenus grâce à une

collaboration permanente et indispensable entre les astronomes et le personnel technique : ingénieurs et techniciens.

Les astronomes sont des chercheurs (CNRS) ou des enseignants-chercheurs (Observatoires ou Universités).

Les techniciens et les ingénieurs sont personnels Enseignement Supérieur ou CNRS.

Les administratifs sont également personnels Enseignement Supérieur ou CNRS.