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J.-F.H. - SCIENCES ET AVENIR N°855 > Mai > 2018 |
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Du rouge, du bleu, du vert : c'est tout ce que notre oil est capable de percevoir. Trois couleurs qui le cantonnaient à observer dans une fenêtre étroite. Mais la technologie lui a ouvert un large horizon : des ondes radio aux rayons gamma, l'homme a désormais accès à tout le spectre lumineux.
Le télescope HESS, implanté en Namibie, détecte de nouvelles sources de rayons gamma (->).
Avril 2009 : l'un des instruments du Very Large Telescope, situé dans le désert de l'Atacama au Chili, voit une supernova à 13 milliards d'années-lumière. Il s'agit du plus lointain objet jamais observé dans l'univers. Un exploit qui n'aurait pu être réalisé si les astrophysiciens avaient regardé dans la seule lumière naturellement visible. Pour identifier cette supernova si éloignée de nous, ils ont ouvert leurs détecteurs aux rayonnements électromagnétiques gamma et infrarouges.
Car la distance n'est pas le seul obstacle que l'oil a dû surmonter pour apprécier la beauté de cet objet céleste. Du rouge, du bleu, du vert... Voilà en effet tout ce que nos pauvres yeux humains sont naturellement capables de percevoir (infographie). C'est à partir de ces trois couleurs élémentaires que notre cerveau reconstruit toute la palette qui nous est familière. Une fenêtre étroite qui nous a pourtant longtemps semblé suffisante... Jusqu'au jour où un jeune ingénieur américain Karl Guthe Jansky, en étudiant des ondes parasitant des liaisons téléphoniques par radio, identifie une source d'ondes radio provenant... du centre de la galaxie. La scène se passe à la fin des années 1880, et la preuve est faite que notre univers se manifestait bien dans d'autres couleurs que celles qui nous sont naturellement accessibles.
Les couleurs visibles ne sont en effet qu'une petite portion d'un vaste ensemble : les rayonnements électromagnétiques. Tout ce qui nous entoure - plus précisément tous les objets dont la température est supérieure au zéro absolu - émet de telles perturbations électromagnétiques. Celles-ci se propagent dans l'espace sous forme d'oscillations ou ondes. Une onde à laquelle on associe, selon la physique quantique, un faisceau de photons, des particules sans masse.
DE L'ONDE À l'IMAGE
Toutes identiques par nature, les ondes électromagnétiques diffèrent par une longueur caractéristique, la longueur d'onde, c'est-à-dire la distance qui sépare les deux crêtes de l'onde. La lumière naturellement visible correspond à des longueurs d'onde comprises entre 400 et 750 nanomètres ; au-delà commence le royaume des infrarouges (IR), en deçà, celui des ultraviolets (UV). Et toutes ces ondes, même si on ne les voit pas, peuvent être captées et retranscrites en images. C'est pourquoi les scientifiques regardent aujourd'hui leur environnement sous toutes les longueurs d'onde électromagnétiques possibles au moyen d'outils toujours plus sophistiqués : radiotélescopes, caméras infrarouges, à rayons X ou ultraviolets, détecteurs gamma. C'est en astronomie que les applications sont les plus nombreuses mais le fait de voir d'autres longueurs d'onde intéresse bien sûr de nombreuses disciplines : médecine, chimie, géophysique, climatologie...
Chaque longueur d'onde donne au rayonnement des propriétés différentes. Les ondes radio, par exemple, traversent les nuages de gaz et voyagent longtemps sans être absorbées, ce qui nous a offert, en 1992, l'image la plus lointaine de l'Univers tel qu'il était 380.000 ans seulement après le big bang. L'observation en infrarouge renseigne sur la température des corps, chaque température étant associée à un pic naturel de rayonnement dans une longueur d'onde différente. Elle permet de déterminer la température des océans, d'observer une brûlure en profondeur, de voir les nuages de poussières froides dans lesquels naissent les étoiles. L'imagerie en ultraviolet révèle, elle, au contraire, les étoiles chaudes. Tandis que celle captant les très énergétiques rayons X a permis de découvrir des zones de gaz chauds qu'on ignorait jusqu'ici. Encore plus énergétiques, les rayons gamma sont également scrutés par les astronomes qui en observent de vastes bouffées lors de violentes explosions dont on ne connaît pas encore l'origine. Des ondes radio aux rayons gamma, c'est une fenêtre gigantesque que l'exploration du spectre électromagnétique a permis d'ouvrir sur l'Univers, révélant à nos yeux limités des mondes insoupçonnés.
A.D. - SCIENCE & VIE Hors Série > Septembre > 2010 |