Nouvelle définition de l'Unité Astronomique : 149 597 870 700 mètres exactement

Vendredi, 21 septembre 2012

Lors de son assemblée générale tenue à Pékin, du 20 au 31 août 2012, l'Union astronomique internationale (UAI) a adopté une nouvelle définition de l'unité astronomique, unité de longueur utilisée par les astronomes du monde entier pour exprimer les dimensions du Système solaire et de l’Univers. La décision résulte en particulier de discussions menées en 2010 et 2011 dans le cadre des Journées "Systèmes de référence spatio-temporels", une rencontre scientifique internationale organisée à l'initiative d'astronomes du département Systèmes de référence Temps-Espace - SYRTE1 à l'Observatoire de Paris.

La résolution redéfinissant l’unité astronomique a été proposée à l’UAI par le Groupe de travail de l'UAI "Numerical Standards for Fundamental Astronomy" ("Valeurs numériques pour les constantes de l'astronomie fondamentale") dans lequel des chercheurs de l'Observatoire de Paris ont joué un rôle majeur.

L'unité astronomique - abrégée par au - est approximativement égale à la distance Terre-Soleil. Elle est bien connue des chercheurs professionnels, des amateurs et même du grand public pour exprimer les distances astronomiques, en particulier dans le Système solaire. La définition qui était en vigueur jusqu’à présent reposait sur une expression mathématique impliquant la masse du Soleil (MS), la durée du jour (D) et une constante k (dite de Gauss) dont la valeur numérique était fixée conventionnellement. Fondée sur un concept newtonien, son but original était de permettre de donner des valeurs exactes de distances relatives dans le Système solaire à une époque où il n’était pas possible d’estimer des distances en mètres avec une grande précision. Or, l’exactitude des mesures modernes de distances au sein du Système solaire a rendu inutile l’utilisation de cette démarche.

Par ailleurs, jusqu’ici, sa valeur en mètres était déterminée expérimentalement de sorte qu’elle dépendait des modèles et des observations utilisées, ainsi que du système de référence choisi. Cette valeur était utilisée pour déduire celle en unités SI (Système international d’unités) du paramètre de masse solaire, qui n’était ainsi déterminée que de façon indirecte. Or, l’astronomie dynamique contemporaine exige de se placer dans le cadre de la relativité générale et d’utiliser un ensemble cohérent d’unités et de constantes.

La définition de l’unité astronomique nécessitait donc une révision. C’est chose faite avec la Résolution UAI 2012 B2 qui a été adoptée officiellement le 30 août 2012. L’unité astronomique est désormais définie comme égale à 149 597 870 700 mètres exactement, valeur conventionnelle choisie pour être compatible avec celle du système de constantes astronomiques en vigueur depuis 2009.

Avec cette définition, le paramètre de masse solaire2 devient une grandeur à déterminer expérimentalement, ce qui donne un accès direct à la mesure de ses variations liées aux variations de masse de notre étoile.

L'unité astronomique étant d'usage courant en astronomie, cette résolution concerne l'ensemble des sciences de l’Univers. Toutefois, ce changement concerne principalement le domaine de la dynamique de haute précision du Système solaire. En effet, bien que l'unité astronomique définisse le parsec3, autre unité utilisée par les astronomes pour exprimer les distances dans l’Univers, la différence relative entre les deux définitions (ancienne et nouvelle) ne dépasse pas 10-10. Autrement dit : un dix-milliardième ou 0,000 000 01 %. Le choix de la valeur numérique de l’unité astronomique a été effectué par les spécialistes afin de garantir la continuité des références.

Bien que cette nouvelle définition n’aura pas d'effet significatif, compte tenu des erreurs relatives des distances cosmiques en dehors du Système solaire, les astronomes du monde entier disposent maintenant d’une unité parfaitement définie, cohérente avec la relativité générale et directement rattachée au Système international d’unités (SI) via le mètre.

Note(s): 
  1. Le SYRTE est un département de l’Observatoire de Paris et une unité mixte de recherche (UMR 8630) de l’Observatoire de Paris, du CNRS et de l'Université Pierre et Marie Curie - UPMC.
  2. La valeur numérique du paramètre de masse solaire (produit de la masse du Soleil MS par la constante G de la gravitation) se déduisait de la valeur de l’unité astronomique en mètres, A, par la formule GMS = A3k2/D2.
  3. Le parsec est défini comme étant la distance à laquelle une unité astronomique sous-tend un angle d’une seconde de degré (environ 206 265 au).
Pour en savoir plus: 

- Le texte de la résolution est disponible en français sur cette page :
http://syrte.obspm.fr/IAU_resolutions/IAUResol_2012.html

- Le site de l’IAU
http://www.iau.org/

- Le site du groupe de travail de l’IAU "Valeurs numériques pour les constantes de l'astronomie fondamentale" :
http://maia.usno.navy.mil/NSFA/NSFA_contacts.html

- Le site des Journées "Systèmes de référence spatio-temporels"
http://syrte.obspm.fr/jsr/historyJSR.html

Contact(s):
  • Nicole Capitaine, SYRTE - OBSERVATOIRE DE PARIS
    nicole [dot] capitaine [at] obspm [dot] fr, 01 40 51 22 31

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