N’importe quelle nuit passée sous un ciel étoilé peut nous offrir la surprise d’une étoile filante. Mais à certaines périodes de l’année, elles deviennent soudain beaucoup plus nombreuses et peuvent parfois se succéder à quelques minutes d’intervalle.
Ce phénomène n’a rien d’un hasard, la Terre traverse alors d’immenses courants de poussières abandonnées dans l’espace par des comètes ou d’autres petits corps du Système solaire.
Pour comprendre pourquoi ces rendez-vous célestes reviennent chaque année, il faut d’abord découvrir ce qui se cache réellement derrière une étoile filante.
Une étoile filante… n’est pas une étoile
Malgré son nom, une étoile filante n’a évidemment rien à voir avec une étoile.
Dans l’espace, les petits fragments de roche ou de poussière, issus de comètes ou d’astéroïdes, sont appelés météoroïdes. Lorsqu’un météoroïde pénètre à très grande vitesse dans l’atmosphère terrestre, il comprime brutalement l’air devant lui. La température augmente fortement et de la matière est progressivement arrachée à sa surface.
Et ces vitesses sont vertigineuses ! Les météoroïdes pénètrent dans notre atmosphère à des vitesses comprises entre 11 et 72 kilomètres par seconde, soit environ 40 000 à 260 000 km/h. Cette vitesse dépend notamment de leur trajectoire autour du Soleil et de la direction dans laquelle ils rencontrent la Terre, qui se déplace elle-même à près de 30 km/s autour de notre étoile.
Les molécules de l’atmosphère et les atomes composant le météoroïde sont alors excités et ionisés (ils perdent des électrons). En revenant vers un état moins énergétique (en récupérant des électrons), ils émettent de la lumière : c’est cette traînée lumineuse que nous observons et que l’on appelle un météore.
On pourrait comparer le phénomène à une balle de pistolet traversant l’eau dans un film d’action : notre regard est surtout attiré par la spectaculaire traînée qu’elle provoque sur son passage, bien plus que par la balle qui reste invisible.
La plupart des étoiles filantes sont pourtant provoquées par de minuscules particules, parfois pas plus grosses qu’un grain de sable, mais si une partie de l’objet résiste à cette traversée de l’atmosphère et atteint le sol, elle prend alors le nom de météorite.
Pourquoi certaines étoiles filantes sont-elles colorées ?
Toutes les étoiles filantes ne sont pas blanches. Certaines présentent des teintes jaunes, orangées, vertes ou bleutées.
Ces couleurs proviennent de la lumière émise par les différents éléments excités lors du passage du météoroïde. Certains appartiennent au météoroïde lui-même, d’autres à l’atmosphère terrestre.
On associe ainsi souvent le jaune au sodium, le vert au magnésium, ou encore certaines teintes orangées au fer. Cependant, l’oxygène et l’azote de notre atmosphère émettent eux aussi de la lumière, et la vitesse du météoroïde influence également les couleurs observées.
La couleur d’une étoile filante peut donc donner des indices sur sa composition, mais il ne suffit pas de sa couleur pour savoir de quoi elle est faite.
La Terre traverse des rivières de poussières
Lorsqu’elles s’approchent du Soleil, les comètes se réchauffent. Leurs glaces se transforment en gaz et libèrent de grandes quantités de poussières qui se dispersent progressivement le long de leur orbite.
Au fil de leurs passages, elles laissent ainsi derrière elles une sorte d’immense rivière de débris autour du Soleil.
Lorsque la Terre traverse l’un de ces courants, elle rencontre soudain beaucoup plus de particules. Celles-ci pénètrent les unes après les autres dans notre atmosphère : nous assistons alors à une pluie de météores, également appelée essaim météorique.
C’est aussi ce qui explique leur retour presque aux mêmes dates chaque année. En accomplissant son tour du Soleil, la Terre repasse régulièrement aux endroits où son orbite croise ces courants de poussières.
La célèbre comète de Halley en offre un très bel exemple. Les poussières abandonnées au cours de ses passages sont à l’origine de deux pluies de météores : les Êta Aquariides, visibles principalement au printemps, et les Orionides, en octobre. Nous pouvons donc observer chaque année des poussières laissées par Halley alors que la comète elle-même se trouve parfois à plusieurs milliards de kilomètres de la Terre.
Et les comètes ne sont pas les seules responsables de ces phénomènes. Les Géminides, l’un des essaims les plus actifs de l’année, sont associées à (3200) Phaéton, un objet classé parmi les astéroïdes mais dont la nature est assez inhabituelle.
Des météores qui apparaissent au hasard, sans être associés à un essaim connu, sont appelés météores sporadiques.
Pourquoi semblent-elles toutes venir du même endroit ?
Pendant l’observation d’étoiles filantes, les météores peuvent apparaître dans toutes les régions du ciel. Pourtant, si l’on prolonge leurs trajectoires vers l’arrière, certaines d’entre elles semblent converger vers un même point : le radiant.
Pour comprendre cet effet de perspective, imaginez que vous rouliez en voiture sous une chute de neige. À travers le pare-brise, les flocons semblent surgir d’un point situé devant vous avant de s’écarter de part et d’autre de la voiture. Pourtant, ils ne proviennent évidemment pas tous de ce point : c’est votre déplacement qui crée cette impression.
Pour les météores, l’effet est comparable. Les particules d’un même essaim arrivent dans l’atmosphère selon des trajectoires presque parallèles. La perspective nous donne pourtant l’impression qu’elles jaillissent toutes d’une même région du ciel.
C’est généralement la constellation dans laquelle se trouve ce radiant qui donne son nom à l’essaim : les Perséides ont leur radiant dans Persée, les Géminides dans les Gémeaux et les Léonides dans le Lion, …
« 100 étoiles filantes par heure »… vraiment ?
À l’approche d’une grande pluie de météores, les médias annoncent parfois « jusqu’à 100 étoiles filantes par heure ». Une promesse qui peut être décevante si l’on s’attend réellement à en voir une centaine !
La réalité du ZHR
Le ZHR (Zenithal Hourly Rate), ou taux horaire zénithal permet aux astronomes de comparer l’activité des différents essaims dans des conditions d’observation standardisées.
Un ZHR de 100 correspond au nombre de météores qu’un observateur pourrait théoriquement voir en une heure sous un ciel parfaitement sombre et dégagé, avec le radiant situé au zénith, directement au-dessus de sa tête.
Dans la réalité, le radiant est rarement au zénith, et la pollution lumineuse, la Lune, les nuages ou les obstacles à l’horizon diminuent encore le nombre de météores visibles.
Ainsi, lorsqu’un essaim est annoncé avec un ZHR de 100, cela ne signifie pas que vous verrez 100 étoiles filantes en une heure, le nombre réellement observable peut être 2 à 3 fois inférieur.
Quand la pluie devient tempête
Plusieurs grands essaims rythment l’année : les Quadrantides en janvier, les Êta Aquariides au printemps, les célèbres Perséides en août, les Orionides en octobre, les Léonides en novembre ou encore les Géminides en décembre.
Mais toutes les années ne se ressemblent pas. Il arrive que la Terre traverse une région particulièrement dense d’un courant de poussières. Le nombre de météores peut alors augmenter de manière spectaculaire : on parle de tempête météorique.
Les Léonides sont célèbres pour ce phénomène. Dans la nuit du 12 au 13 novembre 1833, l’Amérique du Nord assista à un spectacle extraordinaire : le ciel semblait rempli d’étoiles filantes, avec des estimations atteignant plusieurs dizaines de milliers de météores par heure.
L’étude de cette spectaculaire tempête joua également un rôle important dans l’histoire de l’astronomie, permettant notamment de mettre en évidence le radiant des Léonides. Les recherches menées par la suite contribuèrent à comprendre que les essaims météoriques sont constitués de particules voyageant autour du Soleil et à établir leur lien avec les comètes.
Une pluie d’étoiles filantes n’est donc pas seulement un beau spectacle. Elle est aussi la manifestation visible de minuscules fragments qui parcouraient le Système solaire bien avant leur rencontre avec notre planète.
Et le phénomène pourrait se reproduire dans quelques années. En novembre 2034, la Terre devrait traverser plusieurs traînées de poussières laissées autrefois par la comète 55P/Tempel-Tuttle, à l’origine des Léonides.
Les travaux de l’astronome français Jérémie Vaubaillon, spécialiste de la prévision des essaims météoriques, annoncent alors une activité exceptionnelle, avec un ZHR qui pourrait dépasser 1 000 météores par heure. (source)
Si cette prévision se confirme, les Léonides de 2034 pourraient donc nous offrir une véritable tempête météorique, un phénomène extrêmement rare à l’échelle d’une vie humaine.
Quand une étoile filante devient un bolide
Il arrive parfois qu’un météore soit beaucoup plus lumineux que les autres, au point d’attirer immédiatement le regard et, pour les plus spectaculaires, d’éclairer le paysage pendant quelques instants. On parle alors de bolide.
@La tête dans les étoiles / Station GMN FR0019
Un bolide n’est donc pas un phénomène différent d’une étoile filante : c’est simplement un météore particulièrement lumineux, généralement produit par un météoroïde plus gros que les minuscules poussières responsables de la plupart des étoiles filantes.
Certains bolides se fragmentent au cours de leur traversée de l’atmosphère et produisent plusieurs éclats lumineux successifs. Les plus importants peuvent même être accompagnés, quelques dizaines de secondes plus tard, d’un grondement ou d’une détonation lorsque l’onde sonore atteint l’observateur.
Comment observe-t-on scientifiquement une pluie d’étoiles filantes ?
À l’œil nu, une étoile filante ne dure souvent qu’une fraction de seconde. Pour les astronomes, cette courte trace lumineuse contient pourtant de précieuses informations.
Et nul besoin de posséder beaucoup de matériel pour commencer à contribuer à leur étude. Une observation visuelle rigoureuse et correctement documentée peut déjà avoir une véritable valeur scientifique. En notant notamment la durée de l’observation, les conditions du ciel, le nombre de météores observés et leur appartenance éventuelle à un essaim, un observateur amateur peut transmettre ses résultats à des organismes comme l’International Meteor Organization (IMO). En regroupant les observations réalisées par de nombreux observateurs, il devient possible de suivre l’activité d’un essaim et son évolution au cours d’une nuit.
Les caméras permettent d’aller encore plus loin. Des stations spécialement équipées surveillent le ciel en permanence et enregistrent automatiquement les météores. Une seule caméra permet de connaître précisément leur trajectoire apparente parmi les étoiles. Mais lorsqu’un même météore est observé depuis plusieurs stations éloignées les unes des autres, il devient possible de reconstituer sa véritable trajectoire dans l’atmosphère par triangulation.
On peut alors déterminer son altitude, sa vitesse et sa direction, mais aussi remonter plus loin dans son histoire. À partir de sa trajectoire et de sa vitesse avant son entrée dans l’atmosphère, les astronomes peuvent calculer l’orbite que suivait le météoroïde autour du Soleil et déterminer s’il appartenait à un essaim connu ou s’il s’agissait d’un météore sporadique.
C’est précisément le travail réalisé par le Global Meteor Network (GMN), un réseau international de caméras qui surveillent chaque nuit le ciel et mettent en commun leurs observations.
Notre association participe directement à ce réseau avec FR0019, notre station installée à Montargis. Chaque nuit, sa caméra surveille automatiquement le ciel et détecte les météores qui traversent son champ de vision. Lorsqu’un même météore est également observé par d’autres stations du réseau, les différentes mesures peuvent être combinées pour reconstruire sa trajectoire.
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Ainsi, une étoile filante observée pendant seulement quelques secondes peut provenir d’une particule voyageant autour du Soleil depuis des centaines ou des milliers d’années. Dans le cas de certains météores sporadiques, cette histoire peut être bien plus ancienne encore, remontant parfois à des centaines de milliers, voire des millions d’années, et ces quelques secondes de lumière peuvent suffire à retrouver une partie de leur histoire dans le Système solaire.
Découvrez notre station de détection des météores FR0019
Suivez son activité et découvrez les météores détectés depuis Montargis.
Retrouvez les dates des prochaines pluies de météores dans l’onglet Les Calendriers.
Image de couverture : @La tête dans les étoiles / IA
