Tycho Brahé (Tyge Ottesen Brahe), né en 1546 en Scanie, ancienne province du Danemark, et mort en 1601, est mondialement connu pour ses travaux en astronomie. Il a entre autres réfuté le système héliocentrique de Copernic au profit d'un système géohéliocentrique (comme celui d'Héraclide), travaillé sur les supernovae et dressé des cartes des astres. Sa démarche, novatrice pour l'époque, inspira notamment l'un de ses assistants, Johannes Kepler, pour ses lois sur les mouvements des planètes autour de leur étoile.
Biographie de Tycho Brahé
Né en 1546 dans le château familial de Knudstrup en Scanie (alors province danoise) il est le second des douze enfants d'Otte Brahe et de Beate Bille et leur premier fils. La famille Brahe fait partie de la haute et de l'ancienne noblesse, associée aux affaires du royaume tandis que la famille Bille est plutôt constituée des financiers du roi et de gens d'Église. Tycho est élevé par son oncle Jorgen Brahe et sa femme Inger Oxe. C'est sous l'influence de cette dernière que son éducation va s'avérer très différente de celle de ses frères.
À l'âge de 7 ans, il rejoint vraisemblablement l'école de la cathédrale de Vordingborg où il y suit des enseignements de langue et grammaire latine, de religion, de chant et probablement de mathématiques élémentaires. En 1559, il entre à l'université de Copenhague pour y parfaire son éducation classique, composée du trivium et du quadrivium médiéval. Dans ce contexte, l'intérêt particulier que va manifester Tycho pour l'astronomie n'est pas forcément exceptionnel. L'éclipse de Soleil n'est pas non plus forcément à l'origine de son intérêt pour cette discipline, mais toujours est-il que c'est à Copenhague que Tycho apprend que les évènements astronomiques ont des régularités qui permettent de les prévoir, qu'il commence à explorer la littérature astronomique et astrologique et plus généralement à s'ouvrir à un univers intellectuel bien différent de celui des Brahe.
Il voyage ensuite en Allemagne et fréquente les universités de Wittenberg en 1565/1566, Rostock et Bâle en Suisse. Durant cette période, Tycho reçoit régulièrement de l'argent pour satisfaire ses plaisirs. Il en consacre la totalité à l'achat de livres et d'instruments pour satisfaire ses intérêts pour l'alchimie et l'astronomie. Il sera toutefois le dernier des grands astronomes observant uniquement à l'œil nu.
Lors d'un duel avec un étudiant en 1566, dû à un désaccord mathématique ou astronomique, il perd le bout de son nez et porte, dès lors un nez postiche fait d'argent et d'or qui lui vaudra son surnom de « l'homme au nez d'or ».
Tycho Brahé l'Astronome
Brahe est un maniaque de l'observation, mais, frustré par le manque d'observation directe du ciel (la lunette de Galilée n'est inventée qu'en 1609), il se met à fabriquer lui-même de nouveaux instruments de mesure et d'observation, mais sans composantes optiques. Ces instruments au coût exorbitant et complexe sont vivement critiqués par Galilée, mais Tycho les utilisera pour réaliser beaucoup d'observations d'une grande précision. Vers les années 1570, il retourne à Copenhague, mais, peu apprécié par les hommes de sa caste, il se résout à repartir pour l'Allemagne où il rencontrera des astronomes célèbres tels que le landgrave de Hessse-Cassel, Guillaume IV. Il visite aussi tous les observatoires du pays et commande de nouveaux instruments pour étudier le mouvement de la voute céleste.
En 1574, il donne plusieurs cours et conférences à l'université de Copenhague. Il est convaincu dès cette époque que l'avancement de l'astronomie serait construit grâce à de méticuleuses observations. Après un nouveau tour d'Allemagne pour rencontrer le plus grand nombre possible d'astronomes, Brahe accepta l'offre du roi Frédéric II, qui lui proposa de fonder un observatoire astronomique. On lui donna une petite île, Ven (ou Hveen) près de Copenhague, où il construisit Uraniborg (« palais d'Uranie ou Palais des Cieux », Uranus étant la muse de l'Astronomie) qui devint le plus important observatoire d'Europe. Tycho Brahe était très méticuleux et conservait toutes les données de ses observations. Il était considéré par ses collègues et contemporains comme le plus exact des observateurs de l'époque.
L'observatoire
La construction de l'observatoire est entreprise en 1576. Il y passa plus de 20 ans à effectuer des mesures de la position précise des planètes et des étoiles les plus brillantes. Il mit également au point un ensemble d'observations précises du mouvement des planètes dans le ciel qui servit de base à notre compréhension définitive des orbites planétaires et au résultat des travaux de l'astronome allemand Johannes Kepler.
Brahé équipe son observatoire d'imprimeries et d'instruments fabriqués par ses soins dans son atelier, instruments qui coûtaient une fortune, puisée dans ses richesses personnelles. Ces instruments étaient très imposants : 2 à 2,5 m, ils étaient tous munis de limbes de cuivre et fabriqués avec la plus grande précision. Brahé décrit ses instruments dans son ouvrage Astronomiae instauratae Mechanicae. Parmi ces instruments, Brahé fabrique des horloges graduées à la seconde, dont l'une qui mesure près d'un mètre de diamètre et qui possède 1 200 dents. Il possède aussi une équipe de vingt à trente collaborateurs s'occupant des observations ou des calculs. Uraniborg renferme également un laboratoire de chimie où l'on prépare des médicaments qui sont, paraît-il, distribués gratuitement aux pauvres. Cette généreuse entreprise ne fut pas du goût des médecins de Copenhague.
L'observatoire d'Uraniborg est achevé en 1580. En 1588, Tycho Brahe publie De mundi aetherei recentioribus phaenomenis. En 1591, sort le Tychonis Brahae, apologetica responsio ad cujusdum patetici in scolia dubia, sibi de parallaxi cometarum opposita, puis, en 1596 l'ouvrage Tychonis Brahae, Dani, epistolarum astronomicarum libri.
Principaux Travaux astronomiques
Le 11 novembre 1572, il découvre une nouvelle étoile dans la constellation de Cassiopée, une étoile si brillante qu'elle est visible même en plein jour. Tycho, subjugué comme tous ses contemporains par le phénomène, découvre que l'étoile ne possède pas de parallaxe et en déduit donc qu'elle est située à très grande distance. Tycho mesura la brillance de l'étoile, ses résultats furent tellement précis que les astrophysiciens utilisent encore aujourd'hui ces mesures pour étudier les supernovae... Car effectivement, l'objet mystérieux n'était pas une étoile à proprement parler, mais l'explosion d'étoiles en supernovae. Il publie l'année suivante son ouvrage De Nova Stella anni 1572.
Avec l'observation de la grande comète de 1577, Tycho démontra qu'elle n'appartenait pas à l'atmosphère terrestre, comme on le croyait alors, mais qu'elle décrivait une orbite elliptique autour du soleil bien au-delà de la Lune, recoupant celles des planètes ; il en tira la conséquence que les planètes ne reposaient pas sur des sphères solides transparentes (les fameuses « sphères de cristal »). Bien qu'il eût conservé le géocentrisme, il remit en question deux points importants du modèle de Ptolémée : la « solidité » des sphères et la circularité du mouvement des astres ; Kepler (1571-1630), son élève, généralisa le principe des orbites elliptiques à toutes les planètes. De ses observations, Tycho Brahe déduisit un système, dit système de Tycho Brahe, qui exposait sa vision du système solaire. Il était postérieur au système de Nicolas Copernic (1473 - 1543), et en récusait le point de vue héliocentrique, mais il réfutait également le système de Claude Ptolémée (vers 90 - vers 168). Il proposa alors un système hybride qui faisait tourner la Lune et le Soleil autour de la Terre et toutes les autres planètes tournent autour du Soleil. Il néglige le mouvement de la Terre dans sa version du système solaire, malgré ce qu'avait prouvé Copernic. Ce système fut adopté par les Jésuites,
À la mort du roi Frédéric II, Tycho Brahe perdit ses mécènes. Il quitte alors le Danemark et voyage pendant plusieurs années avant de s'installer à Prague en 1599 où il travaille en tant que mathématicien impérial de la cour de l'empereur Rodolphe II. Il y meurt le 24 octobre 1601, certainement à la suite d'un calcul ou d'une septicémie on a également parlé d'empoisonnement.
Bibliographie et pour aller plus loin
- Chantal Grell, Robert Halleux, Sciences, Techniques, pouvoirs et sociétés du XVe au XVIIIe siècle, Armand Colin, 2016.
- Jean-Pierre Verdet, Une histoire de l'astronomie, Editions du Seuil, 1990
- Joseph Bertrand, Les Fondateurs de l'astronomie moderne: Copernic, Tycho Brahé, Képler, Galilée, Newton. CIP, 2016.