D'onde en onde

Ken Tapping, le 29 décembre 2015

Dans le ciel cette semaine…

  • Quatre planètes sont visibles au sud-est avant l’aube : Jupiter, bien lumineuse, Vénus en contrebas, encore plus brillante, et Mars, dans l’axe entre les deux, plus discrète.
  • Saturne apparaît bas dans le ciel avant l’aube.
  • La Lune dévoilera son dernier quartier le 31 décembre.

Ces dernières années, les sondes spatiales nous ont révélé de nombreux mystères du système solaire. Aussi instructive que soit la récolte de données des sondes, nous n’avons pas encore les moyens technologiques d’envoyer des sondes, habitées ou non, vers les étoiles, mais cela sera possible un jour. Nous continuons donc d’étudier le cosmos au-delà du système solaire au moyen des ondes électromagnétiques qu’émettent les objets éloignés.

Les ondes radio, les infrarouges, la lumière visible, les ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma sont tous des ondes électromagnétiques. Leur longueur d’onde — soit la distance entre deux crêtes d’onde consécutives — est la seule chose qui les distingue. Les ondes radio sont les plus longues, se déployant sur des kilomètres jusqu’à quelques millimètres à peine; viennent ensuite les infrarouges, qui mesurent environ un millionième de mètre. À 800 nanomètres (milliardièmes de mètre), les ondes entrent dans le spectre de la lumière visible. Au fur et à mesure que la longueur d’onde raccourcit, on passe par toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, du rouge au violet en passant par l’orange, le jaune, le vert, le bleu et l’indigo. En bas de 400 nanomètres, longueur d’onde du violet, la lumière devient de nouveau invisible : c’est le domaine de l’ultraviolet. À moins de dix nanomètres, on parle de rayons X; au-delà d’un millionième de nanomètre, de rayons gamma.

Par leur nature surtout, les ondes électromagnétiques de différentes longueurs provenant du cosmos nous en apprennent beaucoup sur l’Univers. Elles se présentent comme de petits paquets d’énergie, ou impulsions, appelés « quanta ». Les quanta ne sont pas divisibles, ils ne peuvent être que complets. La longueur d’onde d’un quanta dépend de la quantité d’énergie libérée à sa création. Un tisonnier chauffé à blanc rougeoie simplement parce qu’il reçoit l’énergie nécessaire pour émettre des quanta de lumière rouge. Par conséquent, si un objet céleste émet des rayons X, c’est que de grandes quantités d’énergie sont en cause, comme celles produites par des collisions de particules de haute énergie ou des températures de millions de degrés. Pour émettre des rayons gamma, les ondes de plus haute énergie, il faut des réactions nucléaires, comme il s’en produit à l’intérieur des noyaux stellaires ou à l’explosion de supernovas. Les objets très chauds émettent des rayons X; les objets moins chauds, comme les étoiles, émettent des ultraviolets, des rayons lumineux, des infrarouges et des rayons de moindre énergie. Il est intéressant de noter que même les objets froids et sombres comme les nuages interstellaires, dont la température est à peine quelques degrés au-dessus du zéro absolu ( 273 °C), émettent des infrarouges et des ondes radio. Par contre, tout objet dont la température atteint le zéro absolu n’émet aucune forme d’énergie, mais comme rien dans l’Univers n’est aussi froid, tous les corps qui s’y trouvent émettent une forme ou une autre d’ondes électromagnétiques, qui peuvent être observées avec le bon type d’instrument et même être prises en image. Il suffit de surmonter le problème causé par notre atmosphère.

L’atmosphère est vitale pour nous. Elle nous fournit notre oxygène et l’effet de serre qu’elle induit conserve la chaleur à la surface de notre planète, sans lui, la température oscillerait autour de 24 °C. Elle filtre également les ultraviolets et autres rayonnements nocifs, bloquant tout sauf la lumière visible et les ondes radio. On peut donc étudier les ondes lumineuses et les ondes radio depuis la Terre, mais pour toutes les autres ondes, il faut recourir à des télescopes spatiaux. Il existe même des ondes radio très longues qui ne pénètrent pas dans le système solaire intérieur. Leur existence nous a été révélée par les sondes qui se sont aventurées dans l’espace interstellaire au-delà de la ceinture des planètes. Il faudra encore du temps avant que nous ayons les moyens d’étudier ces ondes, qui nous dévoileront d’autres secrets de l’Univers.

Voilà qui conclut mon 1250e bulletin hebdomadaire, le dernier pour 2015. Grâce à l’abondance des découvertes et des nouvelles idées dans le monde de l’astronomie, je ne manque pas de matière première pour mes bulletins. Bonne année à tous!

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
Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

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