Titan, ici lors d'un passage devant Saturne au-dessus des anneaux, est un satellite dont l'atmosphère passionne les astronomes. Crédit Nasa/Esa/E. Karkoschka

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En vidéo : Titan occulte un couple d'étoiles

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Titan, l'emblématique satellite de Saturne, a occulté un couple stellaire à la fin de l'année 2001. Un événement rare mais très instructif dont le film est désormais sur Youtube.

Titan est un astre qui fascine les astronomes. Découvert en 1655 par l'astronome Christiaan Huygens, ce satellite de Saturne en fait le tour en 16 jours. Son atmosphère est un sujet d'études passionnantes. La sonde Huygens l'a traversée en janvier 2005, y découvrant une chimie fondée sur la transformation du méthane en hydrocarbures complexes.

Cette atmosphère connaît une pression légèrement supérieure à celle sur Terre, mais avec une température de -180°C. Le 20 décembre 2001 se produisait un phénomène spectaculaire : en raison du déplacement de Saturne sur son orbite, Titan se retrouvait exactement entre la Terre et une étoile. La dernière occultation d'une étoile par Titan remontait au 3 juillet 1989. 12 ans plus tard, avec les fantastiques progrès de l'optique adaptative, les astronomes avaient bien l'intention de faire des observations spectaculaires. Ils ne furent pas déçus.


Occultation d'une étoile double par Titan. Crédit Palomar Observatory

L'Observatoire du Mont Palomar en première ligne

Le 20 décembre 2001, l'ombre de Titan devait se déplacer à travers le sud-ouest de l'Amérique jusqu'à Hawaï, permettant à 7 observatoires de suivre le phénomène, dont le célèbre observatoire du Mont Palomar. Situé en Californie, cet observatoire est devenu célèbre pour avoir détenu le plus grand télescope du monde jusqu'en 1975. C'est avec cet instrument de 5 mètres de diamètre, surnommé télescope Hale en hommage à l'astronome George Ellery Hale, qu'une équipe de chercheurs américains décida de suivre l'occultation. Pour l'occasion le télescope était équipé de la caméra infrarouge Pharo et d'une optique adaptative destinée à corriger les effets néfastes de l'atmosphère terrestre.

Les occultations sont un des principaux outils pour sonder l'atmosphère des planètes du Système solaire et de leurs satellites. En théorie, les mesures obtenues permettent d'en apprendre beaucoup sur la température, la pression, la densité et même sur les vents qui parcourent cette atmosphère. En pratique la précision de ces mesures est fonction de la qualité du télescope et de ses équipements ainsi que de la rapidité de la caméra utilisée, qui doit pouvoir réaliser des séries d'images avec des temps de poses unitaires extrêmement brefs. Avec le matériel à leur disposition au Mont Palomar, les astronomes disposaient ce 20 décembre 2001 de ce qui se faisait de mieux alors.

Grâce à une météo favorable, ils ont obtenu une longue séquence vidéo de la double occultation. Première surprise : quand Titan s'est trouvé dans le champ de l'étoile à occulter, NV0435215, cette étoile s'est révélée double ! Les astronomes eurent alors une courte frayeur, pensant que les deux étoiles pourraient passer au nord et au sud du satellite et que seul le centre de gravité du couple stellaire serait occulté. Il n'en fut rien heureusement : les deux étoiles furent occultées successivement. Le film nécessita ensuite un traitement complexe : on élimina la lumière diffusée par Titan sur le capteur de la caméra sans pour autant effacer l'atmosphère du satellite. Le résultat obtenu après de nombreuses manipulations est spectaculaire. Il révèle pour chacune des deux étoiles occultées de nombreuses variations lorsque leur lumière est diffractée par l'atmosphère du satellite, en début et en fin d'occultation.

La réussite de cette observation est le fruit d'un joli concours de circonstances : un matériel très performant dans un observatoire situé sur la trajectoire terrestre de l'occultation, le phénomène se produisant pendant une nuit claire. Même si cette somme de facteurs n'est pas réunie à chaque occultation, ce genre d'études laisse entrevoir d'intéressantes perspectives pour sonder les atmosphères d'astres lointains.

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