Percer le brouillard

Ken Tapping, le 22 avril 2015

Dans le ciel cette semaine…

  • Vénus luit avec intensité au sud-est après le coucher du Soleil; au sud très haut dans le ciel, Jupiter est presque aussi lumineuse.
  • Saturne se lève vers 23 h.
  • La Lune entrera dans son premier quartier le 25.

Un grand nombre d’objets et de phénomènes d’intérêt pour les astronomes sont malheureusement cachés par d’épais nuages de gaz et de poussières. De nouvelles étoiles et planètes se forment dans les profondeurs sombres et épaisses de ces amas, qui font aussi écran à certaines régions de l’espace intersidéral, notamment le centre de notre galaxie. Nous possédons toutefois des technologies capables de percer ces nuages et de nous permettre d’assister à la naissance d’étoiles et de planètes et de nous interroger sur les phénomènes qui se déroulent au cœur de notre galaxie. L’obstacle à la visibilité causé par les nuages résulte de la diffusion de la lumière, un phénomène physique qui n’est par ailleurs pas réservé à l’espace, puisque l’on peut l’observer fréquemment, surtout lorsqu’il y a du brouillard.

Comme la poussière cosmique, le brouillard est formé de millions de particules en suspension, qui au lieu d’être de la poussière, sont de fines gouttelettes d’eau. La lumière qui traverse le banc de brouillard heurte ces particules et est diffusée dans toutes les directions. Le processus se répète à de multiples reprises. Puisque pour voir un objet, il faut que les rayons lumineux qu’il émet pénètrent en ligne droite dans notre pupille, l’effet du brouillard peut le rendre invisible et ne laisser qu’un halo lumineux diffus. Sur la route, les feux de croisement peuvent améliorer la vision, mais les feux de route sont de peu d’utilité, car ils ne font qu’illuminer le nuage. Si le brouillard n’est pas trop épais, le port de lentilles orange peut faire une grande différence. Curieusement, nous recourons à la même solution en astronomie pour scruter l’intérieur du brouillard cosmique.

La lumière blanche est une combinaison de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, passant graduellement du rouge au violet. La lumière rouge a une longueur d’onde d’environ 0,4 millionième de mètre, et la lumière bleue, fait environ la moitié. La longueur d’onde des rayons lumineux joue pour beaucoup dans l’ampleur de la diffusion qu’ils subissent : le phénomène est environ 16 fois plus important pour le bleu que pour le rouge. On peut voir le résultat dans la fumée d’un feu de camp. Vue de côté, la fumée paraît bleue en raison de la diffusion de la lumière bleue; par contre, les rayons du Soleil ou de la Lune vus à travers la fumée sont rougeâtres, car les ondes lumineuses plus grandes comme le rouge sont beaucoup moins diffusées.

C’est ce qui se produit avec les lentilles orange dans le brouillard. Elles filtrent une grande quantité de la lumière bleue, tout en laissant passer la lumière rouge, beaucoup moins touchée par la diffusion. La visibilité s’en trouve grandement améliorée. En principe, la visibilité dans les longueurs d’onde plus grandes, comme l’infrarouge et les ondes submillimétriques, devrait être encore meilleure. Dans cette partie du spectre, même la fumée ou le brouillard le plus dense devient pratiquement transparent. Évidemment, cela a peu d’utilité pour la conduite, puisque nos yeux ne captent pas ces longueurs d’onde, mais il en va autrement en astronomie. Beaucoup de progrès ont en effet été réalisés au cours des vingt dernières années dans les techniques de détection et d’imagerie dans l’infrarouge et les longueurs d’onde encore plus grandes. Le télescope James Clerk Maxwell et le Grand réseau d’astronomie millimétrique d’Atacama (ALMA) fonctionnent tous les deux dans ces parties du spectre. Les deux télescopes Gemini ont aussi été conçus pour fonctionner de manière optimale dans l’infrarouge.

Au centre de notre galaxie, caché derrière des amas de poussière et de gaz, se trouve un trou noir qui avale progressivement les étoiles avoisinantes. Il y a beaucoup de phénomènes dans cette région de la Voie lactée que nous cherchons à mieux comprendre.

Nous avons découvert qu’un grand nombre de ces nuages cosmiques foncés sont peuplés de protoétoiles et de germes de systèmes planétaires. Dans bien des cas, la genèse des planètes a à peine commencé et l’étoile est encore en formation. La matière continue de se contracter et de se réchauffer, mais la fusion nucléaire n’a pas encore commencé dans le noyau.

Grâce à la technologie, nous pouvons assister aux principales étapes de la vie des étoiles. Mais tout comme pour les humains, être témoin de leur naissance, de leur vie et de leur mort ne suffit pas à percer tous les mystères de leur existence. Nous avons encore beaucoup à apprendre des humains – et des étoiles.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

Tél. : 250-497-2300
Téléc. : 250-497-2355
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