Céphéide
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Une céphéide est une étoile géante ou supergéante jaune, de 4 à 15 fois plus massive que le Soleil et de 100 à 30 000 fois plus lumineuse, dont l'éclat varie de 0.1 à 2 magnitudes selon une période bien définie, comprise entre 1 et 100 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...), d'où elle tire son nom d'étoile variable (Une étoile variable est une étoile dont la luminosité varie.). Elles ont été nommées d'après le prototype de l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) δ de la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes...) de Céphée.

Histoire

Les céphéides ont joué un rôle important dans les années 1910 - 1920 où Henrietta Leawitt travaillant à l'université Harvard (L’université Harvard (Harvard University), ou plus simplement Harvard, est une université privée américaine située à Cambridge dans le...), remarque la présence de plusieurs céphéides dans les nuages de Magellan. Elle s'aperçoit que la période de ces céphéides est d'autant plus longue que celles-ci sont brillantes. Elle va donc formuler une relation liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre. Dans le domaine de la peinture, il permet au pigment d'une peinture de coller sur le support, il est...) la période de variation à la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) apparente de ces étoiles très particulières. Du coup, il suffirait de mesurer la distance d'une de ces céphéides pour obtenir une relation générale liant leur période et leur luminosité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus...), et mieux encore de déterminer la distance de n'importe quelle autre céphéide (Une céphéide est une étoile géante ou supergéante jaune, de 4 à 15 fois plus massive que le Soleil et de 100 à 30 000 fois plus lumineuse, dont l'éclat varie de 0.1 à 2 magnitudes selon...), où qu'elle soit. Cette mesure va être réalisée pour la première fois en 1916, là encore à l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) Harvard par Harlow Shapley, qui va ce faisant compléter la découverte d'Henrietta Leawitt. À partir de cette date, les céphéides sont devenues la référence pour mesurer la distance d'astres de plus en plus éloignés dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Caractéristiques

Jeune mais de structure plus évoluée que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...), une céphéide doit son énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) lumineuse aux réactions de fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne faut pas confondre la fusion nucléaire avec la fusion...) qui dans sa région centrale transforment de l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point...) en carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). La partie externe de l'étoile se contracte et se dilate alternativement, du fait d'un déséquilibre auto-entretenu des forces liées à la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un...) et à la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.). Ces mouvements s'accompagnent de changements de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid...) responsables de la variation périodique de la luminosité. La période de variation d'éclat d'une céphéide représente environ deux fois le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) mis par une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) de pression pour se propager du centre de l'étoile à sa surface ; elle dépend de l'état du milieu traversé par l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales....) et constitue de ce fait une source précieuse d'informations sur la structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) de l'étoile.

Rôle dans le calcul des distances

Les céphéides jouent un rôle très important comme étalons des échelles de distance dans l'Univers grâce à la relation période-luminosité qui les caractérise : plus une céphéide est lumineuse plus sa période de variation d'éclat est longue, car plus l'étoile est volumineuse plus le trajet que doivent parcourir les ondes lumineuses est long.

Dès lors que l'on connaît la période d'une céphéide, aisément mesurable, la relation période-luminosité permet de déterminer l'éclat intrinsèque de cette étoile. Par une simple comparaison avec son éclat apparent, on en déduit sa distance, et donc celle de la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) qui l'abrite.

Très brillantes, donc visibles de loin, les céphéides sont détectées à présent dans d'autres galaxies que la nôtre jusqu'à des distances de 80 millions d'années-lumière environ grâce au télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100...). Ces déterminations de distances sont essentielles au calcul de la valeur de la constante de Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les...), qui mesure le rythme d'expansion de l'Univers. Le point (Graphie) délicat réside dans l'étalonnage absolu de la relation période-luminosité, qui nécessite de déterminer indépendamment de façon précise la distance d'au moins quelques céphéides situées dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.).

Par ailleurs, lorsque l'on détermine la luminosité d'une céphéide à partir de la relation période-luminosité, il faut savoir que les galaxies, et donc les céphéides qu'elles contiennent, ne sont pas identiques mais différentes par leur composition chimique. C'est ce qui est apparu au cours de ces dernières années avec l'analyse du très grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de céphéides détectées dans deux galaxies voisines, les nuages de Magellan.

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