L’Histoire des sciences et de l’astronomie s’est construite grâce aux recherches de femmes et d’hommes passionné.es qui ont révolutionné, au cours des siècles, notre compréhension de l’Univers. Malheureusement, de nos jours, nous retenons beaucoup plus le travail des hommes dans ce domaine en délaissant l’apport des chercheuses. De nombreux facteurs peuvent expliquer cela, l’un des plus importants étant la sous-représentation des femmes dans les domaines de la physique, des mathématiques et des sciences de l’univers. La présence de femmes dans un laboratoire ou un observatoire a longtemps été mal vue par la société, voire tout simplement interdite. Aujourd’hui encore, si l’éducation est ouverte à toutes et tous dans la plupart des pays et que la part de femmes dans la recherche augmente dans le monde, les chercheuses demeurent grandement minoritaires. En 2025, une étude de la Société Française d’Astronomie et d’Astrophysique, menée par Nadège Lagarde, chargée de recherche au CNRS, dans 11 instituts de recherche français, a montré que les femmes ne représentent que 28,1 % de la communauté astronomique française.
Comme attendu, la situation à la fin du XIXe siècle était bien pire. Les rares femmes assez persévérantes pour suivre un cursus scientifique étaient généralement relayées à des tâches subalternes, lorsqu’un institut de recherche acceptait de les embaucher. Dans ce contexte compliqué, certaines femmes ont malgré tout pu montrer qu’elles étaient toutes aussi qualifiées que les hommes et qu’elles pouvaient, elles aussi, marquer l’histoire de l’astronomie. C’est dans ce contexte qu’Annie Jump Cannon a révolutionné notre façon de classer les étoiles en développant une méthode de classification encore employée de nos jours et en classant plusieurs centaines de milliers d’étoiles.
Le parcours d’Annie Jump Cannon
Annie Jump Cannon était une astronome états-unienne, née le 11 décembre 1863 à Dover (USA). Très jeune, elle se passionne pour l’astronomie grâce notamment à sa mère, Mary Jump, qui lui enseigna entre autres à identifier les constellations. À 21 ans, elle sort diplômée de physique et d’astronomie du Wellesley College. Cette université américaine exclusivement féminine, fondée en 1870, fait partie des établissements de référence en matière d’études scientifiques. Sortie major de sa promotion, Annie prend ensuite une pause dans sa carrière scientifique. Elle part alors découvrir le monde pendant 11 ans, se spécialisant dans le domaine de la photographie. Une passion qui la suivra dans ses travaux de recherche. Certaines de ses photos seront même distribuées durant l’exposition universelle de 1893.
Après le décès de sa mère en 1894, elle fait son retour dans le monde de l’astronomie en rejoignant le Radcliffe College comme étudiante spéciale. Dans cette université parallèle de Harvard, l’enseignement était assuré par une partie du corps enseignant de cette dernière. Cette proximité permet à Annie de rejoindre l’équipe des calculatrices de Harvard sous la direction d’Edward Pickering. Avant l’apparition des supercalculateurs, le rôle des calculatrices était de réaliser des calculs et des tâches longues et rébarbatives afin de soulager les chercheurs. Les femmes étant tout aussi douées en analyse et en calcul que les hommes, pour un salaire moindre, Edward Pickering engagea à la fin du XIXe siècle un grand nombre de femmes dans son équipe pour analyser les très nombreuses plaques photographiques du ciel obtenues par les télescopes de Harvard.
C’est ainsi qu’Annie collaborera avec la commissaire d’exposition des photographies de Harvard, Williamina Fleming, pour mener à bien le programme de classification des étoiles dirigé par Pickering. Adaptant et améliorant la méthodologie de Williamina, Annie classera et publiera plus de 350 000 étoiles dans le catalogue Henry Draper. Aujourd’hui encore, si en lisant un article sur l’étoile Véga vous trouvez le nom de HD 172167, il s’agit de la position de Véga dans le catalogue Henry Draper. Cependant, bien que Henry Draper fût le premier à photographier le spectre d’une étoile sur une plaque photographique (celui de Véga, comme par hasard), ce n’est pas la raison du nom du catalogue. L’université de Harvard donna son nom au catalogue suite à une donation de Mary Anna Draper, la veuve de Henry. En échange de ce financement, elle demandera que le projet de classification des étoiles porte le nom de son mari.
En 1911, Annie succédera à Williamina au poste de commissaire d’exposition. Elle obtiendra même un poste d’astronome permanent à l’observatoire de l’université Harvard en 1938. Annie deviendra également professeure d’astronomie en reprenant la chaire de l’astronome William Cranch Bond. Elle recevra six doctorats honorifiques pour sa contribution à l’astronomie de l’Université du Delaware, de l’université de Groningen, du Mount Holyoke College, du Wellesley College et de l’université d’Oxford, le 1er pour une femme. Retraitée officiellement en 1940, Annie Jump Cannon fut la première femme membre de la très prestigieuse American Astronomical Society (AAS). Elle fut également nommée membre honoraire de la Royal Astronomical Society. Enfin, elle était également une membre active du National Woman’s Party qui luttait pour le droit de vote des femmes aux États-Unis.
Annie Cannon décédera le 13 avril 1941 à Cambridge en laissant derrière elle un héritage inestimable dans l’étude stellaire. Durant sa vie, elle a reçu de nombreux prix prestigieux récompensant son travail. Parmi ces distinctions, Annie utilisera le montant accompagnant le prix Ellen Richards pour créer le prix Annie Cannon. D’abord géré par l’American Association of University Women, c’est aujourd’hui l’AAS qui récompense chaque année une jeune chercheuse vivant en Amérique du Nord pour ses travaux en astronomie.
L’étude du ciel, une quête millénaire
L’observation et l’étude du ciel étoilé ont toujours intrigué les êtres humains. Orientation, phénomènes inexpliqués, divinités célestes ou simple curiosité scientifique, nous essayons de percer les mystères de la voûte céleste depuis l’aube de l’humanité. Il est difficile de déterminer à quand remontent les premières traces d’études astronomiques. Cependant, une grande partie des constellations de l’hémisphère nord (occidentale) date des premières civilisations mésopotamiennes, il y a plus de 5 000 ans.
D’après une étude de l’observatoire astronomique national chinois publiée en 2025, la trace la plus ancienne d’un catalogue d’étoiles remonte au IVe siècle avant notre ère en Chine. Il s’agit du « Manuel d’étoiles de Maître Shi ». Rédigé par les astronomes Shi Shen et Gan Den, il comportait 121 étoiles. En Occident, le catalogue le plus marquant date du IIe siècle de notre ère. Il s’agit de la publication de la position de plus de 1 000 étoiles par Ptolémée dans son ouvrage « la Syntaxis » (aussi connu sous le nom d’Almageste). Ptolémée s’appuie pour cela sur les observations mésopotamiennes ainsi que celles de savants grecs comme Hipparque. Ce catalogue fut ensuite traduit et révisé par l’astronome arabe Abd al-Rahman al-Sufi au cours du XXe siècle. Ce qui explique d’ailleurs l’origine arabe du nom de nombreuses étoiles comme Altahir, Elfeta ou Algeuze.
Ces catalogues d’étoiles ainsi que les suivants classent les étoiles en fonction de leur position dans le ciel et/ou de leur luminosité dans le ciel. De plus, ils contiennent principalement des étoiles de l’hémisphère nord. Avec la première observation sur plaque photographique du spectre d’une étoile par l’astronome amateur Henry Draper en 1872 et le financement du projet après la mort de ce dernier par sa veuve Mary Anna Draper, l’université de Harvard met en place un grand projet de recherche dans le but de répertorier et classifier l’ensemble des étoiles de la voûte céleste. Pour cela, l’université dispose de deux observatoires, à Cambridge (hémisphère nord) et à Arequipa au Pérou (hémisphère sud), grâce auxquels plusieurs centaines de milliers de photographies du ciel seront imprimées sur des plaques de verre contenant les informations spectrales des étoiles observées.
La classification de Harvard
Le spectre des étoiles permet de séparer la lumière émise par les étoiles en bandes de couleurs (comme un arc-en-ciel). Il nous informe sur leur composition chimique et leur température. En effet, la lumière est émise par la fusion des atomes, principalement d’hydrogène, au cœur de l’étoile. Pour arriver jusqu’à nous, la lumière va devoir traverser les couches extérieures de l’étoile, son atmosphère en quelque sorte. Elle va alors interagir avec les atomes et les molécules qui la composent. Chaque particule va ainsi absorber une partie de la lumière dans une longueur d’onde (une couleur pour simplifier) très précise.
En étudiant les parties du spectre de la lumière émise par l’étoile absorbées par l’atmosphère, on peut remonter à la composition chimique de l’étoile. De plus, les spectres des étoiles n’ont pas la même intensité pour toutes les couleurs. Par exemple, le Soleil aura un maximum vers le vert alors que le spectre d’une étoile plus chaude aura un maximum vers le bleu. Il est ainsi possible d’estimer la température des étoiles à partir de ces observations. Les étoiles chaudes ont ainsi une couleur bleue et les étoiles froides une couleur plutôt rouge.
En se basant sur l’étude de ces spectres, Williamina Fleming, sous la direction d’Edward Pickering, développera une première classification. Elle classera plus de 10 000 étoiles en fonction de la profondeur de la raie de l’hydrogène et donc de la quantité de ce dernier présent dans l’atmosphère de l’étoile. Les étoiles sont alors classées de A à Q, les étoiles A étant les plus riches en hydrogène.
Annie Cannon reprendra les travaux de Fleming et créera sa propre méthode dans le but de simplifier le classement des étoiles. Elle décide ainsi de classer les étoiles en fonction de leur température et réduit le nombre de classes à 7. Annie gardera cependant une partie de la classification de Fleming-Pickering. Les types spectraux restants seront ainsi, du plus chaud au plus froid : O, B, A, F, G, K et M. Elle affinera ensuite cette classification en créant des sous-catégories allant de 0 à 9, du chaud vers le froid. Ainsi, le soleil est une étoile de type G2 avec une température de surface d’environ 5 500 °C. Alors que Rigel, avec une température de 10 000 °C, est de type B8.
Aujourd’hui, de nouveaux types spectraux existes pour classer des étoiles inconnues à l’époque comme les naines brunes ou les étoiles carbonées. De plus, en 1943, les astronomes William Morgan, Philip Keenan et Edith Kellman ont ajouté une sous-catégorie basée sur la luminosité intrinsèque des étoiles avec des classes allant de 0 (hyper géante) à VII (naines blanches), appelée classification de Yerkes. Le soleil, étant une étoile naine de la séquence principale, est donc une étoile G2 V.
Dotée d’une capacité d’analyse visuelle exceptionnelle, Annie était capable de classer une étoile en moins de 3 secondes, juste en regardant une plaque photographique. Elle a ainsi classé et publié plus de 225 000 étoiles dans le catalogue Henry Draper entre 1918 et 1924. Un nombre qui atteindra 350 000 à la fin de sa vie suite aux différentes extensions du catalogue. Par ailleurs, Annie aura la charge des publications du catalogue après la mort de Pickering en 1919.
Grâce à ces recherches, Annie Jump Cannon est devenue une spécialiste mondiale de l’étude spectrale des étoiles. Elle a permis d’obtenir le plus grand catalogue d’étoiles de l’époque et de développer une nouvelle méthodologie de classement, encore utilisée de nos jours. Nombreuses sont les étoiles encore citées aujourd’hui avec le préfixe HD suivi de leur position dans le catalogue (ex : HD 108202). Ses travaux et sa lutte pour le droit de vote des femmes font d’elle une pionnière dans l’indépendance et la reconnaissance des femmes dans le domaine des sciences.
Sources
- Commission Femmes et Astronomie de la SF2A, Lagarde, N. (2025)
- Histoire du Wellesley College
- Histoire du Radcliffe College
- Prix Annie J. Cannon
- Biographie d’Annie Cannon
- Wikipédia : Annie Jump Cannon
- American Philosophical Society : Annie Jump Cannon
- L’histoire de l’astronomie arabe
- Classification spectrale de Harvard
- Boliang, He and Yongheng Zhao (2025) : Determining the observational epoch of the Shi’s star catalog using the generalized Hough transform method
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