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Image : ESO

Images astronomiques

Si nous regardons l'espace à travers un télescope, nous voyons beaucoup de gris et de noir, mais plus rarement de la couleur. Or, les images que l'on trouve en ligne, et aussi sur ce site, sont souvent très colorées. Comment cela se fait-il ?

Deux facteurs jouent un rôle : premièrement, la manière dont les photos sont prises et deuxièmement, la manière dont elles sont ensuite traitées.

Prise de vue d'objets célestes

L'œil humain ne voit qu'une petite partie des ondes électromagnétiques. Les caméras des télescopes captent également le rayonnement en dehors du domaine visible. Des filtres sont intégrés pour certaines longueurs d'onde, ce qui permet d'obtenir une image distincte pour chaque type de rayonnement. Chaque télescope est actif dans une zone légèrement différente - le télescope spatial James Webb va par exemple du rouge visible à l'infrarouge moyen.

Mais les télescopes se distinguent encore de notre œil sur d'autres points. Ils peuvent "collecter" la lumière beaucoup plus longtemps pour créer une image - ils ont donc un temps d'exposition plus long et ils sont plus sensibles, ils peuvent donc capter une lumière plus faible.

Traitement des images

Selon la longueur d'onde, l'image est colorée différemment lors du traitement. Souvent on utilise les ces couleurs : Le rayonnement de courte longueur d'onde en bleu, le rayonnement de longueur d'onde moyenne en vert et le rayonnement de grande longueur d'onde en rouge. Même les images dans le domaine optique sont généralement "améliorées", car elles ne présentent pratiquement pas de couleurs.
Et selon ce que les chercheurs veulent découvrir, ils superposent des images avec différentes longueurs d'onde ou n'en observent qu'une seule. Un exemple d'image combinée est présenté ci-dessous avec la galaxie spirale Messier 101.

  • Cette image de la galaxie spirale Messier 101 est une compilation d'images prises par le télescope spatial Spitzer, le télescope spatial Hubble et l'observatoire à rayons X Chandra chacun à une longueur d'onde différente.
  • La galaxie spirale Messier 101 en rouge - la vue infrarouge du télescope spatial Spitzer. La majeure partie de cette lumière provient des fines traînées de poussière de la galaxie. De nouvelles étoiles peuvent se former dans de tels nuages de poussière denses. Sur cette image, la poussière chauffée par de jeunes étoiles chaudes brille en rouge.
  • La vue du télescope Hubble de la lumière visible de M101 est représentée en vert. Cette lumière provient principalement des étoiles.
  • La couleur bleue montre la vue du télescope Chandra en rayons X sur la galaxie. Les rayons X proviennent de gaz extrêmement chauds, d'étoiles explosées et de matériaux qui entrent en collision autour des trous noirs.
  • Cette image de la galaxie spirale Messier 101 est une compilation d'images prises par le télescope spatial Spitzer, le télescope spatial Hubble et l'observatoire à rayons X Chandra chacun à une longueur d'onde différente.Image : NASA, ESA, CXC, SSC, and STScI1/4
  • La galaxie spirale Messier 101 en rouge - la vue infrarouge du télescope spatial Spitzer. La majeure partie de cette lumière provient des fines traînées de poussière de la galaxie. De nouvelles étoiles peuvent se former dans de tels nuages de poussière denses. Sur cette image, la poussière chauffée par de jeunes étoiles chaudes brille en rouge.Image : NASA, Jet Propulsion Lab/Caltech, and K. Gordon (STScI)2/4
  • La vue du télescope Hubble de la lumière visible de M101 est représentée en vert. Cette lumière provient principalement des étoiles.Image : NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab.), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana) and STScI3/4
  • La couleur bleue montre la vue du télescope Chandra en rayons X sur la galaxie. Les rayons X proviennent de gaz extrêmement chauds, d'étoiles explosées et de matériaux qui entrent en collision autour des trous noirs.Image : NASA, CXC, and K. Kuntz (JHU)4/4

Une vidéo (en allemand) avec une explication très détaillée et compréhensible de la manière dont les couleurs sont créées dans les images astronomiques :

Sind die Farben in Astrofotos echt? Warum sind die Bilder von Nebeln, Sternen und Galaxien so bunt?
Blue Marbel - Photo de la Terre prise lors de la mission Apollo 17 en 1972
Image : NASA Johnson Space Center Gateway to Astronaut Photography of Earth

L'importance des images astronomiques va au-delà des connaissances scientifiques - elles nous aident, nous les humains, à mieux comprendre notre existence dans l'espace:

Les images de l'espace permettent d'avoir une perspective extérieure sur la Terre. La photo Blue Marbel (voir ci-dessus), qui montre la Terre illuminée, a été prise lors de la mission Apollo 17. Cette image a été utilisée par de nombreux mouvements écologistes pour montrer à quel point la Terre est unique et fragile.

Cette représentation artistique montre une vue de la Voie lactée. Une flèche indique la position de notre soleil.
Image : NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Les dimensions de l'espace nous sont insaisissables en chiffres. Les immenses distances kilométriques dépassent notre entendement. Mais avec une image de notre soleil au sein de la Voie lactée, nous pouvons un peu mieux ressentir à quel point ces distances sont immenses.

Les télescopes terrestres ne peuvent pas capter tous les rayonnements. L'atmosphère terrestre absorbe certaines longueurs d'onde, de sorte que les rayons gamma, les rayons X ou les rayons infrarouges ne parviennent pas jusqu'aux télescopes terrestres. Les turbulences de l'atmosphère peuvent également perturber les images.

Les télescopes terrestres sont également plus limités dans l'espace et dans le temps. Ils doivent être placés dans des endroits aussi éloignés que possible, afin qu'aucune lumière étrangère, provenant par exemple de l'éclairage des villes, ne vienne fausser les images. Et ils ne peuvent prendre des photos que la nuit.

Un télescope spatial a plus de possibilités de capter le rayonnement. En revanche, il pose d'autres défis : construire un tel télescope et le lancer dans l'espace est beaucoup plus compliqué et coûteux que de construire un télescope sur Terre. Ainsi, le télescope James Webb a coûté environ 10 milliards de francs suisses jusqu'à son lancement dans l'espace, tandis que le Extremely Large Telescope, qui est stationné sur Terre, coûtera environ 1,3 milliard de francs suisses jusqu'à sa mise en service. De plus, les missions spatiales sont beaucoup plus critiques, car les réparations ne sont guère possibles dans l'espace.