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L’Astronomie
DU VISIBLE…
Quelques années plus tard, Isaac Newton a
l'idée de construire un télescope non pas avec
des lentilles, mais avec des miroirs. Ce
télescope porte le nom de télescope à
réflexion tandis que celui de Galileo est à
réfraction. De nos jours, les 2 systèmes sont
encore utilisés. Les lentilles sont
principalement utilisées pour les petits
instruments comme les paires de jumelles
tandis que les miroirs sont utilisés pour les
télescopes astronomiques.
Depuis toujours, l'Homme regarde le ciel et
essaye de le comprendre. Jusqu'en 1609, il
n'avait que ses yeux pour l'étudier. Cette
méthode est efficace pour observer la Lune,
les éclipses solaires et le mouvement des
planètes, comètes et autres astéroïdes. Mais
impossible de voir plus.
En 1609, l'astronome Galileo Galilei a fabriqué
une lunette astronomique composée d'un tube
doté de lentilles. Grâce à son invention, il a
découvert l'année suivante des petits points
s'animant autour de Jupiter. Il venait de
découvrir les principales lunes de la planète
géante.
Que ce soit à travers l'un ou l'autre, il n'est
possible de voir que la lumière émise par les
corps célestes observés. Dans le spectre
électromagnétique, la lumière visible n'est
qu'une infime partie de la gamme des ondes
émises par les astres. Pour observer ces
ondes invisibles, les télescopes doivent être
munis d'accessoires adaptés. Le plus connu
d'entre eux est le spectromètre. Il permet de
diviser la lumière visible en 7 couleurs virant
du rouge au violet. C'est ce qu'on appelle les
raies d'émission car chacune des raies
absorbe toutes les couleurs sauf celles qu'elles
émettent.
En 1802, en observant le spectre solaire, un
astronome anglais découvre des rayures
noires parallèles aux raies d'émission. Plus
tard, on comprendra l'importance de ces
rayures. Elles sont appelées raies d'absorption
toutes les couleurs y compris la couleur de la
raie d'émission dans laquelle elles se trouvent.
C'est la signature chimique des éléments
composants la lumière observée.
…VERS L’INVISIBLE
En regardant le spectre électromagnétique
dans son ensemble, on peut remarquer que la
lumière visible ne représente qu'une infime
partie des ondes. Plus on va vers la gauche,
plus les ondes sont courtes et plus on va vers
la droite et plus elles sont longues.
Le soleil sous différentes longueurs d'onde - Montage Philippe VOLVERT
L'astronomie en infrarouge
Sur la droite de la lumière visible rouge, on
retrouve l'infrarouge. L'observation dans
l'infrarouge permet de détecter non pas un
objet dans le noir mais la chaleur qu'il émet.
Cette longueur d'onde est principalement
utilisée pour l'observation des objets froids.
L'astronomie infrarouge a permis de grandes
découvertes. On notera celle faite par ISO
(Infrared Space Observatory) de l'ESA dans
les années 90. En braquant son télescope, les
astronomes ont découvert que l'univers
contenait de larges quantités d'eau présentes
sous forme de vapeur. Sans l'infrarouge, il
n'aurait pas été possible de détecter cet
élément essentiel. Dans l'infrarouge, on
retrouve l'IR proche, l'IR moyen, l'IR lointain.
L'astronomie millimétrique et
submillimétrique
Tout comme l'infrarouge, l'astronomie
millimétrique/submillimétrique s'attache à
l'étude des objets froids dans l'univers et plus
particulièrement les régions où se forment les
étoiles. Les informations recueillies vont de la
chimie atmosphérique à l'astrochimie en
passant à la cosmologie.
L'astronomie dans l'ultraviolet
Comme pour l'infrarouge, il existe une gamme
dans le rayonnement ultraviolet. L'astronomie
dans l'ultraviolet n'est possible que depuis
l'espace. En effet, la couche atmosphérique
bloque la majeure partie de ce rayonnement.
La majeure partie de l'énergie des étoiles
chaudes est émise dans l'ultraviolet (c'est
souvent le rayonnement UV qui ionise les
nuages interstellaires, lesquels réémettent des
radiations IR ou visibles). Dans cette longueur
d'onde, il est possible de suivre les étapes de
la vie d'une étoile dans le milieu interstellaire,
depuis sa formation jusqu'à sa mort
(supernovae, novae ou étoiles éruptives).
L'astronomie dans le rayonnement gamma
Tout comme le rayonnement ultraviolet, le
rayonnement gamma ne peut être observé que
depuis l'espace. Il se présente sous forme de
rayonnement électromagnétique de haute
énergie. Une particule de lumière dans le
domaine gamma est environ 100 000 fois plus
énergétique que dans le domaine de la lumière
visible. Il traverse facilement les gaz et
poussières dans lesquels les étoiles de la
galaxie baignent. Le centre de la galaxie,
invisible en lumière visible, devient observable
dans le rayonnement gamma. Dans l'univers,
les trous noirs constituent l’une des sources de
ce rayonnement. Ceux-ci sont nichés dans le
centre de la galaxie. Selon la définition, les
trous noirs sont une masse très dense,
tellement dense que même les photons qui
composent la lumière ne peuvent échapper à
sa force gravitationnelle.
L'astronomie dans le rayonnement X
L'astronomie X doit également se faire depuis
l'espace. La radiation X est produite par des
sources qui contiennent du gaz extrêmement
chaud, à des températures d'un million à
plusieurs centaines de millions de kelvins. Le
gaz est alors composé d'atomes et d'électrons
à très haute énergie. C'est cette énergie que
les télescopes détectent. Les principales
sources de ce rayonnment sont les étoiles à
neutrons, les trous noirs ou encore les étoiles
massives.
ASTROMETRIE
Le télescope spatial
Hipparcos – Photo ESA
Comme son nom l'indique,
l'astrométrie est dédiée à la
mesure de distance et de
mouvement des astres.
C'est l'agence spatiale
européenne qui s'est
lancée la première dans cet
objectif avec la mission
Hipparcos (HIgh Precision
PARallax COllecting
Satellite). Ce satellite a pu
mesurer avec précision la
distance qui nous sépare
de quelques 118 000
étoiles de notre galaxie
permettant de créer une
première carte 3D de la
Voie Lactée. En 2011, Gaia
prendra la relève
d'Hipparcos et fournira une
carte dix fois plus riche.
La méthode utilisée pour
mesurer cette distance est
la parallaxe. La parallaxe
est l'angle sous lequel peut
être vue depuis un astre
une longueur de référence.
La référence est le demigrand axe de l'orbite
terrestre, soit une unité
astronomique (150 millions
de km). On parle de la
parallaxe annuelle. Pour
Hipparcos, le demi-grand
axe est l'axe tracé entre la
position du satellite à un
moment donné sur son
orbite et sa position une
demi orbite plus tard.