Céphée, Cassiopée, Andromède, Persée, Pégase, les Poissons, la Baleine : 7 constellations inséparables, comme les 7 étoiles de la Grande Ourse, liées par un lien indéfectible depuis les origines même de leur "création", création occidentale, rappelons-le. Elles racontent dans le ciel d'automne l'histoire d'un roi, d'une reine, d'une princesse et d'un prince : tout ce qu'il faut pour plaire...

    Vous dévoilerai-je en quelques mots l'aventure ? Vous pourriez la deviner vous-même en regardant le ciel. Cassiopée, la plus remarquable, avec son W caractéristique, brille aux côtés de Céphée son époux, peu lumineux, discret, beaucoup plus grand, plus fort. Ses pieds reposent sur la partie convexe de la queue de la Petite Ourse (étoiles Gamma et Kappa Cephei). Son corps s'élève jusqu'aux étoiles Iota et Bêta. Le bras couvert de la cape d'hermine et l'épaule, apparaissent aux étoiles Alpha et Mu. La couronne enfin - joli triangle isocèle - rejoint les rivages enchanteurs de la Voie Lactée. Ce grand roi, qui prétend aujourd'hui gouverner depuis ces hauteurs insondables, fut d'abord et avant tout roi d'Ethiopie. Négus avant la lettre... La fille de ce couple royal  : Andromède, au sud de sa mère  ; regardez-la grimper sur le cheval de Persée : Pégase, identifiable à son carré d'étoiles. Quant au cavalier, Persée, il ne quitte pas des yeux l'élue, l’objet de ses rêves  : la belle princesse. Curieuse histoire... Que raconte-t-elle ? Et encore ce Poisson, très gros, qui frétille sur le ventre de la jeune vierge... plus bas, une Baleine qui montre son énorme queue.... Un drame se noue aux parvis des étoiles. Essayons de dévider l'écheveau de cette étonnante aventure.

    Tout a commencé sur la Terre avant d'être transporté dans le ciel. Cassiopée, belle plus que les nymphes de la mer, du moins le disait-elle, fut la cause directe de cette douloureuse histoire. A force de succomber à ses propres charmes, de s'enorgueillir à souhait, elle excita la jalousie des Néréïdes, ces nymphes de la mer : "Neptune, venge-nous ! lave cet affront !" Le dieu les entendit, lui dont l’oreille scrute tout. Le maître des abîmes décida sur le champ d'envoyer un monstre - la fameuse Baleine - sur les rivages de l'Ethiopie. "Inonde, détruis, dévore", ordonna-t-il. Et le fléau s'abattit, terrible, inexorable, la mer démontée, les rivages souillés, marins terrorisés... Que faire, mon Dieu, que faire ? - Le tuer. Mais comment ? - L'éloigner. Par quel artifice ? - Le dompter. "Le dompter, oui, dit le roi... assouvir son caprice, et ainsi conjurer le sort... Amenez-moi une vierge pure." Une vierge pure ? Voudrait-il l'offrir en pâture ? "Oui ! un sacrifice humain, voilà qui apaisera sa fureur... amenez, vous dis-je !" Qui ? Une bergère au gai troupeau ? Une joyeuse fille de la cité ? "Sire, si tu veux réussir à coup sûr, offre ta propre fille." - Sa propre fille ? - "Soit ! qu'Andromède paraisse." Ainsi fut fait. Et de l'attacher sur un rocher au ras des flots.

    "Persée, va trancher la tête de la Méduse", ordonne Polydectès. "Soit ! sur ton ordre, je trancherai la tête venimeuse, moi, fils de Zeus". Et le voici parti. "Je réussirai à condition de la trancher sans la dévisager" - car elle pétrifie quiconque la regarde - "et prenons garde aux serpents qui rampent dans sa chevelure !..." Méduse est l'une des trois gorgones  : monstres hideux qui hantent depuis toujours les îles du Levant (Cap-Vert, Canaries...). La plus terrifiante, c'est elle  : Méduse. Persée, vaillant homme, demi-dieu, va réussir l'exploit, contre toute espérance. Du sang qui gicla, naquit Pégase (ah, ces légendes !), son coursier ailé, dont le galop ne fut jamais surpassé. Le prince enfourcha cette monture rutilante, et revint auprès de Polydectès, son beau-père, tenant à bout de bras son trophée.

    Chemin faisant, il entendit des cris monter de l'abîme, répétés par l'écho des rochers. Il regarda, et vit la frêle princesse, ligotée sur une pierre. "Qu'ont-ils fait de cette beauté ? Et pour quel crime ? Non, cela ne sera pas !". Un poisson émacié attaquait déjà ses flancs tendres. Au loin la Baleine convoitait cette proie juteuse. "Méduse, tu seras ma victoire", cria Persée. Il bondit, et d'un coup de sabre, trancha le poisson. Et d'un ! Puis, il exhiba la tête hideuse de Méduse au nez de la baleine. Heureuse fortune ! Surprise, elle stoppa net, dévisagea l'intruse... Erreur fatale ! En moins d'une seconde, c’en fut fait  : pétrifié le monstre ! Victoire !... Alors Persée s'approcha d'Andromède, au trot de son coursier. Les larmes mouillaient ses joues ; de ses poignets et ses chevilles coulaient un sang brûlant. Doucement, il délia les liens, oignit les plaies meurtries, lava le visage d'ange... Il hissa l’inconnue sur son cheval Pégase, et s'enfuit avec elle. Il l'épousa, bien sûr, "malgré le teint bis de sa peau"  : car elle était éthiopienne...
    Ainsi s'achève l'histoire inoubliable. La preuve : elle occupe 19% du ciel à nos latitudes !
 
    Voici donc Céphée, portant d'une main sa cape d'hermine, de l'autre son sceptre. Quand on examine les cartes anciennes - l'atlas de Bode par exemple - très bien gravé, où sont dessinés tous les personnages célestes, le sceptre de Céphée apparaît en bonne place. Las ! Nos cartes modernes ont coupé sans vergogne et la main et l'objet qu'elle porte, ceci depuis 1930, date où furent fixées définitivement les limites des constellations, selon des méridiens et des parallèles. Adieu sceptre, royauté, royaume ! Brutus triomphe...

    Avant d'aborder la série des 5 étoiles retenues, laissez-moi vous conter l'histoire de deux autres étoiles, logées l'un sur l'épaule, l'autre dans la couronne : Mu Cephei et Delta Cephei qui, il est vrai, à leur maximum d'éclat, entreraient dans notre catalogue.  Mu, la "chérie" de William Herschel, qu'il appelait « Garnet Sidus »  : "l'étoile grenat". Il la découvrit en 1782. Regardez ses fortes rougeurs aux jumelles, la plus rouge, dit-on, que l'on puisse voir à l'oeil nu.

    Quelle débauche d'éclat ! Mu Cephei ne connaît aucun repos, grimpant tantôt jusqu'à la magnitude 3,43, tantôt chutant à 5,1 (moyenne 4,23). Sur 730 jours, soit 2 ans, elle orne de festons sa courbe de lumière (variable semi-régulière), présentant 5 cycles secondaires qui sont d'ailleurs les fractions du cycle principal (1/2, 1/4, 1/6, 1/8, 1/10). Tout à fait surprenant. Que cache-t-elle aux humains que nous sommes ? On sait aujourd'hui que cette longue période de 2 ans correspond à la rotation de l'étoile sur elle-même. Pas pressée Mu Cephei... 2 ans pour se contourner elle-même ! Quant au reste, on ne comprend pas encore très bien ce qui se passe.  Sa surface n’est guère chaude  : 3350 K, son spectre (M2 Ib) révèle une grandeur peu commune : supergéante aux dimensions colossales. 44 000 soleils s'échappent de sa robe pourprée (M = -6,8), en lumière visible, j'entends. Que dirai-je de son rayonnement infrarouge ! Il équivaut à 380 000 soleils ! Si maintenant je calcule son rayon, je tombe des nues – c’est le cas de le dire ! - face à un tel gigantisme. Oui, de toutes les étoiles que je connaisse, c'est assurément la plus grosse : 1800 rayons solaires, y songez-vous ?... Mise à la place du Soleil, elle atteindrait l'orbite de Saturne (1,3 milliards de km) !  (1) Rien d'étonnant à ce que sa rotation soit si lente, en surface tout du moins. Voyons maintenant sa masse : 36 masses solaires, une bombe en puissance qui peut exploser quand elle voudra... Amusons-nous un peu à calculer sa densité   : 0,000 000 005 gramme par centimètre cube. (5 x 10-9). Mais alors, il n'y a rien dans cette étoile ? Si ! des atomes, mais si peu par unité de volume, des molécules aussi dans les couches les plus extérieures (oxydes). Et quoique ce "voile" soit si fin, si léger, l'agitation incessante des particules, l'ionisation des couches internes, font que nous n’arrivons pas à percer sa transparence. Oui, ce milieu, 5 millions de fois moins dense que l'air que nous respirons, reste opaque. Etrange... sinon dans les couches superficielles.

    On connaît aujourd'hui une quarantaine d'étoiles qui présentent les mêmes signes caractériels : étoiles très lumineuses, car très grosses, variables semi-régulières (Src). Exemple : Bételgeuse,  Antarès... Plus d'une dizaine - un quart - sont dans l'amas double de Persée (h et Khi). Mu Cephei est devenue tout naturellement le chef de file de cette star-party. Evoluera-t-elle comme la grenouille de la Fontaine ?... Sa distance est donnée à 5300 a-l par Hipparcos (p = 0"000 62 !). Deux étoiles l'approchent, de magnitude 12,3 et 12,7  à 19"5 et 41"2. Proximité toute relative...

    Passons à la couronne, et à la pointe fine de l'isocèle : Delta Cephei. Sa Majesté a élaboré un système particulier de gyrophare : tous les 5,36 jours, cette perle change d'éclat, passant de la magnitude 3,48 à 4,37 (moyenne 4,07). L'étoile fut dès lors choisie - en hommage au grand roi - comme chef de file des "Céphéides de type Delta"  : variables qui toutes copient la même courbe de lumière. Nous sommes en présence d'étoiles jeunes, riches en éléments métalliques, d'une période toujours supérieure à un jour - pouvant grimper jusqu'à 100 jours et plus - et d'une amplitude couvrant 5 magnitudes, parfois plus, étoiles puissantes, valant 100 à 10 000, voire 100 000 soleils. Plus leur période est longue, plus la luminosité est élevée. Logique direz-vous. Eh ! ce n'est pas vrai pour toutes les variables ! Cette loi des plus simples permit à Miss Henrietta Leavitt d'entrer dans l'histoire. Voici comment : elle s'attaqua d'arrache-pied aux Céphéides qu'elle dénicha dans le petit nuage de Magellan. 25 au total sélectionnées. Avantage de ce choix : toutes se trouvent sensiblement à la même distance (celle du Nuage de Magellan) - encore inconnue à l'époque (1912) - Elle put ainsi établir un graphique significatif entre les périodes de pulsation et les magnitudes apparentes. Ce faisant, elle découvrit la fameuse relation "période-luminosité" si chère aux astronomes. Elle, une femme !

    Pour que cette relation soit exploitable, il fallait encore trouver la luminosité réelle de ces Céphéides, compte tenu de leur distance, ce qu’aurait aimé faire Miss leavitt. Mais un autre astronome entra en scène, l'américain Harlow Shapley. Grâce au mouvement propre de 11 Céphéides situées dans notre propre galaxie, il put apprécier leurs distances, et en déduire la luminosité intrinsèque de ces étoiles variables, grâce au "module de distance" qui lie la magnitude apparente à la magnitude absolue  . Cette fois, tout est réuni : et la relation période-luminosité, et son étalonnage en valeur absolue. (2) Dès lors on applique la formule magique : une céphéide pulse dans un coin de notre Galaxie ou dans une galaxie proche, aussitôt sa distance est connue. Dès lors, on put sonder les profondeurs de l'espace, jusqu'à connaître les dimensions de notre Galaxie, et l'Univers local, grâce à ces merveilleuses chandelles cosmiques : les Céphéides.

    Les premiers calculs toutefois donnèrent des distances qu'il fallut doubler dans les années 1950, grâce à l'intervention d'un troisième personnage : l'allemand Baade. Il remarqua que les Céphéides de Shapley n'étaient pas d’authentiques Céphéides, composées qu'elles étaient d'hydrogène, et uniquement d'hydrogène - il les avait trouvées dans nos amas globulaires. Les vraies Céphéides au contraire - celles de Miss Leavitt - sont enrichies en éléments métalliques, donc beaucoup plus puissantes : quatre fois plus ! Si donc leur luminosité quadruple, leur distance double, car la luminosité décroît avec le carré de la distance. Les Céphéides de Shapley prirent plus tard le nom d'une autre catégorie de variables : les "W Virginis". Ainsi la Galaxie d'Andromède, qu'on avait d’abord placée à 1 million d'a-l, se vit transportée à 2 millions d'a-l. Distance vertigineuse ! L'Univers doublait dans ses dimensions linéaires.

    Tout récemment le satellite Hipparcos a trouvé la distance de quelques Céphéides par la mesure de leur parallaxe trigonométrique, ce qui n'avait jamais été fait jusqu'ici. Ces distances, un peu plus grandes que prévu (10 à 20%), donnent aux Céphéides un éclat intrinsèque plus conséquent encore, et par suite élargissent encore notre monde...

    Examinons donc l'étoile type : "Delta Cephei". Elle nous défie depuis sa lointaine contrée : 980 a-l (valeur Hipparcos). Déjà, les anciens avaient capté son signal. Période : 5,36 jours, nous l'avons dit. Différence de magnitude : 0,9 entre le minimum et le maximum. - Rappelons qu'une étoile qui perd  - ou gagne - une magnitude, voit son éclat diminuer - ou grandir - d'un facteur 2,5. - La magnitude absolue moyenne de cette étoile s'élève à  -3,3  ce qui lui donne un éclat blanc-neige de 1800 soleils (F8 Ib) - 1400 au minimum, 3100 au maximum. Son rayon moyen couvre 40 rayons solaires  : 28 millions de km. Entre le minimum et le maximum, il varie de 2,5 millions de km. Chute et rebondissement considérable ! Rendez-vous compte : les gaz chauds de l'étoile doivent alors atteindre la vitesse de 38 000 km/h (en moyenne). En fait ils vont plus vite à la montée, moins vite à la descente. Les masses mises en jeu sont énormes : Delta Cephei vaut 8 masses solaires !

    Il faut voir Delta Cephei dans un télescope. Blanche ou jaune suivant son état, elle se marie aimablement avec sa voisine bleue qui est aussi sa partenaire. On ne les a pas vues tourner encore, mais la danse est en préparation... Les deux exécutants se tiennent à 41" de distance ; la magnitude du compagnon est de 7,5.
    A 20"5  un trouble fête vient jeter un oeil indiscret sur ce joyeux duo. De magnitude 13, il est trop pâle pour qu'un petit télescope s'aperçoive de sa présence.

   
    g    Gamma  Cephei  : Erraï

    a  : 23 h 39 m 20s        d  : 77° 37' 57"     Sp  : KI  IV    T  : 4750 K    (BC  : -0,4)
    m = 3,21   M = 2,51     L = 8,4     p = 72,50    Dist  : 45 a-l         simple

    "Erraï " = le "pâtre". Le voici celui qui, dans 2000 ans, gouvernera le troupeau des étoiles, depuis le pôle nord céleste ! Pas au pôle exact toutefois. Grâce au jeu de la précession, Gamma Cephei passera à 1° (environ) de ce point stratégique qui règle notre ronde quotidienne. Moins brillante que notre "Polaris" actuelle, mais cependant la plus lumineuse du secteur, elle fera le bonheur des navigateurs et aux astronomes de l'époque.

    Examinons-la de près. A quoi ressemble-t-elle ? A un gros ballon de couleur orange envolé dans l'espace depuis longtemps, et qui se promène à 45 a-l. Pas très loin. Il résiste parfaitement au vide intersidéral : il a été conçu pour ça.  Son diamètre  : 5 diamètres solaires. Son éclat  :  8,4 soleils, pour 2 masses solaires. Etoile animée d'un mouvement propre appréciable, en raison de sa proximité  : 0"34 par an, soit 1 minute de degré tous les 3 ans. Joli ! Marins et astronomes, à ne pas négliger ! Etoile simple, alors que notre Polaris actuelle est triple, mais 10 fois plus lointaine ! Irons-nous la visiter avec nos fusées du futur ? Je rêve...


    b    Bêta  Cephei  :  Alfirk

    a  : 21 h 28 m 39 s    d  : 70° 33' 39"     Sp  : B2 III    T  : 21 000 K     (BC  : -2,2)
    m = 3,23    M = -3,08    L = 1400     p = 5,48    Dist : 600 a-l   
    variable, double et spectroscopique.

    "Alfirk", la perle accrochée à la ceinture de Céphée. Son nom signifie "section"  : qui sépare le tronc des membres inférieurs. Pourquoi pas ?... Perle scintillante, qui envoie à intervalles réguliers des flash de lumière. L'étoile est variable, passant de la magnitude 3,16 à 3,27 toutes les 4 h 33 m.  Un dixième de magnitude, c'est peu ; toutes les 4 h, c'est rapide ! Elle a pris la tête d'une catégorie de variables que l'on appelle les "Céphéides Bêta", du nom même de l'étoile. Attention ! à ne pas confondre avec les "Céphéides Delta", vues plus haut. Que se passe-t-il dans ces étoiles ? Beaucoup de choses... Elles vivent depuis longtemps, très longtemps, et le plus clair de leur temps à consommer leur hydrogène. Les 3/4 de leur vie appartiennent au passé. Voici qu'elles arrivent au stade crucial de leur existence, celui où elles devront soit changer de carburant, soit s'éteindre à petit feu.. Difficile, difficile...Eh ! L'hydrogène n'est pas inépuisable. Quand, dans le coeur de l'étoile, il s'est transformé en hélium, qu'il n'est plus suffisant pour entretenir cette réaction atomique, l'étoile "grogne", elle émet ce petit signal caractéristique, particulier aux étoiles chaudes et massives.  Celle-ci par exemple a une température de surface de 21 000 K ; sa masse atteint 13 masses solaires. Un mastodonte !  Sa luminosité s'élève à 1400 soleils, et son rayon couvre 7,7 rayons solaires. Etoile bleue magnifique. La période des "Céphéides Bêta" est toujours très courte : inférieure à 12 h. La différence de magnitude ne dépasse jamais une demi-magnitude.

    Mais que vois-je dans son spectre complexe ?  Un compagnon, oui, complètement noyé dans la lumière de la géante. Ca alors !  Il tourne si près de sa compagne que sa période de révolution n'est que de 10,89 jours. Rigoureusement invisible. Secret du Roi...

    Jetons maintenant l'oeil au télescope. Une étoile de magnitude 7,9 s'approche d'Alfirk à 13"3. S'agit-il d'un courtisan, d'un conseiller dont la cour foisonne... ?  Comme l'étoile principale se trouve à 600 a-l, l'écartement réel des deux astres doit être considérable : l'orbite de ce compagnon n'est pas connue.


    a    Alpha  Cephei  :  Aldéramin

    a  : 21 h 18 m 34 s         d  : 62° 35' 08"     Sp  : A7  IV-V    T  : 8000 K    (BC  : -0,18)
    m = 2,45    M = 1,58      L = 20    p = 66,84     Dist : 49 a-l     3 compagnons


        "Aldéramin" = "Le bras droit" de Céphée, orné de la pourpre royale. Non ! de la cape d'hermine, qu'il soutient de sa main : l'étoile est blanche, frangée de bleu. 20 soleils enrichissent son éclat, habillent ce roi de la terre et du ciel. Quelle chance ! Récompense éternelle ! Alors qu'il a sacrifié Andromède !... Inadmissible !... 2,4 rayons solaires s'étirent sur le rayon de cette étoile, pour 2,4 masses solaires. Vous la trouverez à 49 a-l.
    A 206 " une étoile triple occupe le champ d'Aldéramin. Lui est-elle associée ? La plus brillante des trois atteint la magnitude 10,2. Décor de rêve.


      Eta  Cephei

    a  : 20 h 45m 17s       d  : 61° 50' 20"      Sp  : K0 IV    T  : 4900 K    (BC  : -0,28)
    m = 3,41    M = 2,63       L = 7,5    p = 69,73    D = 47 a-l     double

    Mais qu'y a-t-il dans le pli de ce coude droit ? Une étoile ? Oui, comme Céphée en porte sur ses épaules, ses souliers, à sa ceinture, etc... Son corps tout entier a revêtu la gloire (7,5 soleils)  ; il est glorifié le roi d'Ethiopie ! quelle chance !... De couleur jaune, il réjouit les yeux, avec ses 4,2 rayons solaires pour 1,8 masse solaire.. Sa demeure : à 47 a-l. Pas loin.
    Vous pouvez discerner au télescope à 51"7  une petite étoile de magnitude 11,1.


    z    Dzêta  Cephei

    a  : 22 h 10 m 51 s     d  : 58° 12' 05"      Sp  : KI  Ib    T  : 4750 K    (BC  : -0,8)
    m = 3,39    M = -3,35       L = 1900    p = 4,49    D = 730 a-l     simple

    Voici le plus brillant diamant de la couronne royale, couronne isocèle, rappelons-le. Bijou merveilleux, étincelant comme l'or. 1900 soleils jaillissent de ce cristal. 62 millions de km sur son rayon (89 rs), 9,8 masses solaires en son sein. Perle superbe, qui fait très envie !... mais elle est à 730 a-l.

note 1 - Notez bien que les étoiles supergéantes rouges possèdent une atmosphère dont l’épaisseur est égale au rayon de l’étoile. Où commence cette chromosphère ?.. Bien difficile à dire.
note 2 -  Je rappelle la formule du module de distance, donnée dans l’introduction  : M – m = 5 – 5.LogD