Vus depuis la Terre, les objets célestes peuvent passer les uns devant les autres, ce qui conduit à l’obscuration partielle ou totale de l'objet le plus lointain. Lorsque deux objets ont une taille apparente différente, le passage du plus petit devant le plus grand est appelé transit . Celui du plus grand devant le plus petit est appelé occultation ou plus improprement éclipse .

Jupiter

Phénomènes mutuels des satellites de Jupiter

Dans le système solaire, les transits les plus courants sont ceux des satellites galiléens devant Jupiter, ainsi que leurs transits, occultations et éclipses mutuels. Dans le cas de Jupiter, lorsque la planète est proche de son équinoxe (tous les 5.5 ans environ), on peut observer les phénomènes mutuels de ses satellites galiléens, parmi lesquels on distingue entre transits, occultations et éclipses.

Mercure et Vénus

Transit de Vénus

Transit de Vénus de 2012 observé dans une bande H alpha, qui montre les tâches solaires et le filaments.

Crédit : C. Hetlage, APOD

Moins fréquents mais plus connus sont les transits de Mercure (13 ou 14 fois par siècle) et Vénus (2 fois, séparées de 8 ans, tous les 243 ans) devant le Soleil.

Quelques-uns des résultats obtenus grâce à ces phénomènes sont décrits ci-dessous.

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Transit de la planète HD 209458 b, observé par le Télecope Spatial

Crédit : NASA

En sciences exoplanétaires, la méthode des transits consiste à mesurer les timings et l’ensemble des phénomènes observables lors du passage apparent d’une planète devant (figure ci-jointe- et derrière son étoile-hôte, lorsque ceux-ci se produisent en raison d’une orientation favorable de l’orbite planétaire (nous parlerons ci-après d’une planète transitante). Comme on le verra en détail, ces observations fournissent des informations irremplaçables sur la taille de la planète, ses caractéristiques orbitales, la structure et la composition de son atmosphère, voire la présence éventuelle de planètes supplémentaires dans le système.

Le passage de la planète derrière l’étoile (stricto sensu son occultation) est dans la littérature le plus souvent désigné par « transit secondaire » voire « éclipse secondaire », ou «anti-transit». Dans ce qui suit, on utilisera les termes transit (ou transit primaire) et éclipse secondaire pour le passage d’une planète devant et derrière l’étoile. L’observation de la planète hors transit, c’est-à dire dans la période de temps située entre le transit et l'éclipse secondaire fournit elle aussi des renseignements très intéressants sur la planète.

Roemer

Gravure de l'article de Rømer dans le JOURNAL DES SCAVANS de l'orbite de Io (en haut) observée de la Terre (en bas). L'article rapporte les 8 années d'observation et la conclusion que la lumière ne se propage pas instantanément.

Crédit : BNF-Gallica

Chariklo

L'enregistrement du passage de l'astéroïde Chariklo devant une étoile a révélé la présente de deux anneaux.

Crédit : L. Maquet

Dans différentes branches de l’astrophysique, l’observation de ces phénomènes de masquage ont donné historiquement des résultats scientifiques majeurs. Il y a exactement 400 ans, la mesure du timing des éclipses de Io par Jupiter a conduit le Danois Ole Rømer à la première estimation de la vitesse de la lumière (figure ci-jointe).

L’observation des transits de Vénus depuis différents points de la Terre a permis de calibrer les distances dans le système solaire (c’est-à-dire de mesurer l’unité astronomique) en employant la méthode des parallaxes. Elle a aussi fourni les premières indications sur la présence d’une atmosphère autour de Vénus (transit de 1761).

Les observations des éclipses de Soleil, qui permettent d’isoler la chromosphère, ont fourni de très nombreux résultats, parmi lesquels on se bornera à citer ici la découverte de l’hélium (1868), et la confirmation de la prédiction d’Einstein sur la déflection gravitationnelle de la lumière (1919) en comparant la distance apparente entre des étoiles selon que le Soleil était absent du champ ou présent (i.e. pendant une éclipse de Soleil).

Même si on se limite au système solaire, ces phénomènes continuent à fournir des informations majeures. La mesure des positions précises des satellites de Jupiter grâce aux phénomènes mutuels a permis de reconstituer leur mouvement orbital avec une précision suffisante pour en déduire le taux de dissipation d’énergie lié aux forces de marée dans l’intérieur de Io.

Dans des situations géométriquement semblables à celle des exoplanètes, la spectroscopie de Mercure et Vénus lors des transits récents devant le Soleil, et de Io en transit devant Jupiter, ont fourni de nouvelles information sur la composition et la structure de leurs atmosphères.

Un outil puissant d’étude des objets du système solaire lointain (objets trans-neptuniens) est fourni par la méthode de l’occultation stellaire : elle permet, par mesure du temps d’occultation – c’est-à-dire le temps de disparition de l’étoile derrière l’objet – la détermination de leur taille avec une précision (de l’ordre du kilomètre) inégalable par d’autres techniques. Les systèmes d'anneaux d'Uranus, de Neptune, du Centaure Chariklo (figure ci-jointe) et du transneptunien Haumea ont été découverts grâce à de telles occultations stellaires. Cette même technique permet de mesurer et de suivre l’évolution temporelle de la pression à la surface d’un objet comme Pluton.