Asaph Hall | La découverte des satellites de Mars

Les satellites naturels font partie des objets les plus étudiés dans le système solaire. Avant l’arrivée des premières lunettes astronomiques au début du XVIIᵉ siècle, le seul satellite connu était la Lune. En observant Jupiter avec sa lunette, Galilée observa pour la première fois des objets tournant autour d’une autre planète que la Terre. Cette découverte démontra que tous les astres ne tournaient pas autour de la Terre et que nous n’étions donc pas au centre de l’univers. Par la suite, d’autres satellites furent découverts autour de Saturne. Puis, en 1877, l’astronome états-unien Asaph Hall observa pour la première fois des satellites autour d’une autre planète rocheuse, Mars.

De charpentier à professeur

Asaph Hall vit le jour le 15 octobre 1829 à Goshen aux États-Unis. Après la mort de son père alors qu’il n’avait que 13 ans, Asaph débutera rapidement en tant que charpentier pour subvenir aux besoins de sa famille. Aîné d’une fratrie de six enfants, il parviendra néanmoins à rentrer au New York Central College. Asaph étudiera ainsi les mathématiques ainsi que l’astronomie. Après son mariage avec Angeline Stickney, le couple partira vivre dans la ville d’Ann Arbor. Ici, Asaph continuera ses études sous la direction de l’astronome allemand Franz Brünnow à l’université d’Ann Arbor.

Se montrant très doué en calcul, Asaph sera embauché dès 1857 à l’observatoire de Harvard pour calculer les orbites des astres. Il observera et calculera ainsi la trajectoire de nombreuses comètes et sera rapidement reconnu comme un expert du domaine. En 1862, il quitta Harvard pour rejoindre l’observatoire naval de Washington au poste d’assistant astronome. Grâce à ses compétences, il sera rapidement nommé professeur par le président Abraham Lincoln au sein de la Navy américaine. Un poste qu’il gardera jusqu’à sa retraite en 1891.

*Le professeur Asaph Hall à l’observatoire naval des États-Unis.*

La rotation de Saturne

Une fois arrivé à l’observatoire naval, Asaph continua son travail en observant et en calculant la trajectoire des comètes. Il deviendra ainsi rapidement responsable des observations réalisées avec les différents instruments de l’observatoire. Par ailleurs, Asaph parcourra le monde pour compléter ses observations et assister à certains phénomènes astronomiques exceptionnels. Il observera notamment une éclipse solaire en Sicile ou encore le transit de Vénus de 1874 à Vladivostok en Russie.

Parmi ses nombreux travaux de recherche, l’une de ses premières grandes contributions fut l’étude de la rotation de Saturne. En effet, grâce à la nouvelle lunette astronomique de 66 cm de diamètre, Asaph remarqua la présence d’une tache blanche à la surface de Saturne. Sans connaître la nature de cette tâche, il s’en servira pour mesurer précisément la vitesse de rotation de la planète. Asaph détermina ainsi que Saturne avait une période de rotation de 10 h 29 min et 16 s.

Saturne étant une planète gazeuse, sa vitesse de rotation est différente à l’équateur par rapport aux autres latitudes. Avec les instruments contemporains, les astronomes estiment la période de rotation de Saturne à 10 h 14 min et 0 s à l’équateur et 10 h 39 min et 24 s pour le reste de la planète.

*La lunette astronomique de 66 cm de l’observatoire naval des États-Unis.*

Les satellites de Mars

Après l’étude des satellites de Saturne et la mesure de sa rotation, Asaph se concentra sur l’étude de Mars. En effet, la Terre ayant un seul satellite naturel et Jupiter quatre connus à l’époque, certains astronomes supposaient que Mars devait avoir deux satellites naturels. Bien que l’on sache aujourd’hui que Jupiter dispose de plus d’une centaine de satellites, cette hypothèse motiva Asaph à rechercher ses fameux satellites martiens. Par chance, en 1877, Mars se situait en opposition quasi parfaite avec la Terre. En effet, Mars tournant autour du Soleil en deux ans et la Terre en un an, la distance entre les planètes varie d’environ 55,7 millions à 401 millions de kilomètres. Il est donc plus avantageux d’observer Mars lorsqu’elle est au plus proche.

Ainsi, durant l’été 1877, Asaph lança une grande campagne d’observation de Mars dans l’espoir de détecter de nouveaux satellites. Il découvrit alors, le 12 août 1877, un premier objet en orbite autour de la planète. Puis, six jours plus tard, Asaph identifia un second satellite martien. Les deux satellites furent alors nommés en référence aux fils du dieu Arès, respectivement Déïmos et Phobos.

À la fin du XIXᵉ siècle, les instruments ne permettaient pas de connaître la taille ni l’origine de ces satellites. Grâce aux nombreuses observations et aux missions spatiales martiennes, on sait aujourd’hui que Déimos mesure 15 km de long pour 12 km de large et que Phobos mesure 26,8 km de long pour 22,4 km de large. En comparaison, la Lune a un diamètre de 3 474,8 km. S’il existe plusieurs hypothèses sur leur origine, leur taille et leurs orbites laissent penser qu’il s’agit d’astéroïdes capturés par Mars.

*Photographie des satellites Déïmos (gauche) et Phobos (droite). ©ESA/NASA*

Une renommée internationale

Après la découverte des satellites martiens, Asaph travaillera sur l’orbite de nombreux satellites, dont notamment l’un des satellites de Saturne, Hypérion. Ses recherches permirent ainsi d’améliorer grandement nos connaissances du système saturnien, en particulier pour ses satellites et ses anneaux. Il travaillera également sur l’étude des étoiles doubles et sur le mouvement des étoiles.

En récompense de ses travaux, Asaph recevra la médaille d’or de la Royal Astronomical Society, la médaille Arago de l’Académie des sciences françaises et sera nommé chevalier de la Légion d’honneur. Il occupera également le poste de vice-président de la National Academy of Sciences of America. À sa mort le 22 novembre 1907, Asaph était reconnu comme l’un des astronomes les plus importants de sa génération.