Précession des équinoxes et déplacements d’étoiles

Les étoiles sont animées d’un mouvement par rapport au repère équatorial. Ce mouvement, désigné par « précession des équinoxes », ne peut se percevoir que sur une longue échelle de temps ; sa période est d’environ 26000 ans.

L’étoile Polaire, actuellement très proche du pôle céleste nord, s’en éloigne lentement. Au contraire, l’étoile Véga se rapproche peu à peu du pôle céleste, et pourra être considérée comme une nouvelle étoile indicatrice du pôle, dans environ 12000 ans. C’est ce que montre le graphique suivant.

Les positions des deux étoiles sont placées tous les millénaires, les flèches indiquant les années. Le centre du graphique est le pôle céleste nord. L’échelle de temps choisie ici couvre 26000 ans ; au bout de cette durée les étoiles retrouvent à peu près la même position. Le phénomène de nutation accompagne la précession ; il explique que ces étoiles ne retrouvent pas exactement la même position après 26000 ans.

On remarque que Polaris a entamé un rapprochement du pôle depuis l’an -10000. Véga est actuellement à plus de 50° du pôle mais s’en rapprochera à environ 6° vers l’an 13000.

Pour obtenir ce graphique, j’utilise le module Skyfield d’éphémérides astronomiques. Il charge les coordonnées des étoiles choisies dans le catalogue Hipparcos, et les coordonnées de la Terre. Ceci entraîne le téléchargement automatique (uniquement à la première exécution du script) de deux fichiers (hip_main.dat et de431t.bsp). Ce dernier est assez lourd (3.1GB) car il comporte les données d’éphémérides pour une période allant de -13200 à 17191, nécessaire pour montrer la période de 26000 ans.

#Chargement des coordonnées du catalogue Hipparcos :
with load.open(hipparcos.URL) as f:
    df = hipparcos.load_dataframe(f)

# Rechercher le numéro d'une étoile dans le catalogue Hipparcos :
    # https://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR?-source=1239/hip_main
# Insérer ce numéro entre crochets :
polaris = Star.from_dataframe(df.loc[11767])
vega = Star.from_dataframe(df.loc[91262])

Chargement du fichier d’éphémérides (le chemin défini par ‘load’ est à adapter selon votre répertoire de destination personnel) :

load = Loader('../skyfield-ephemerides')
planets = load('de431t.bsp')  # 3.1GB fichier d'éphémérides (-13200 to 17191)

# lieu d'observation :
earth = planets['earth']

Une fonction calcule les coordonnées équatoriales (ascension droite RA et déclinaison dec) des étoiles, puis trace leurs positions. Il faut veiller à calculer prendre en compte la précession et la nutation avec les lignes suivantes :

    equinoxe = ts.J(annees)
    position = earth.at(periode).observe(star)
    ra, dec, distance = position.radec(equinoxe)

Le script Python compressé :

Le script exporte les coordonnées calculées dans un fichier csv, ce qui permet de les utiliser avec un autre outil informatique (tableur, autre logiciel de graphiques…).

annee	ra_polaris_deg	dist_polaris_deg	ra_vega_deg	dist_vega_deg
-12000	259.65221802631135	48.21239814586712	124.88937009099622	5.956147963007737
-11000	268.6385824860586	48.64083177437118	158.60868880439935	9.506072487962328
-10000	277.1022373056809	48.337632467528586	176.38004217826392	14.225870373379877
-9000	285.1549922634584	47.28765942363181	188.32586317704033	19.331656899964415
-8000	292.87020160641316	45.50863720468526	197.91957085840974	24.512079052423744
-7000	300.29549022528533	43.035594794474235	206.43525818601333	29.570937955937545
-6000	307.48380859329853	39.91574935954552	214.4484457948723	34.35780755223031
...

Voici le fichier csv :