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Pourquoi observer dans l'infrarouge?

Ces images captées dans l'infrarouge nous donnent certains indices sur des objets que nous pourrions déceler à l'œil nu. Grâce à la lumière infrarouge, on peut voir les mains de l'homme à l'intérieur du sac de plastique (deuxième rangée, à droite). Puisque les zones plus chaudes nous apparaissent dans des couleurs plus chaudes, on peut facilement affirmer que la chenille et le lézard ont une température plus basse que la main humaine ou la personne portant un chandail (troisième rangée). On peut même conclure que les oreilles du chiot sont plus froides que le reste de son corps (dernière rangée, à droite). (Image : NASA)

La lumière qui nous est visible est composée de plusieurs rayons lumineux, chacun ayant une couleur que l'on peut retrouver dans le spectre de l'arc-en-ciel. Par exemple, si l'on regarde le ciel par une belle journée ensoleillée, il apparaît bleu, parce que les rayons de lumière émis par le ciel sont bleus. Pour l'herbe, les rayons de lumière sont verts. Mais dans l'Univers, il existe de nombreux autres types de lumières que nos sens ne détectent pas. Prenons, par exemple, la lumière infrarouge. Elle fournit aux astronomes différentes informations sur des objets difficilement observables à l'œil nu.

Au commencement de l'Univers, la lumière émise par les premières galaxies était principalement ultraviolette. Étant donné l'expansion de l'Univers, cette lumière est maintenant décalée vers le rouge (c.-à-d. qu'elle s'est déplacée le long du spectre et apparaît plus rouge). Plusieurs objets célestes sont trop froids pour émettre de la lumière visible et émettent la majorité de leur rayonnement dans l'infrarouge (poussière interstellaire, naines brunes, énormes géantes rouges, etc.).Vu que sa longueur d'onde est plus élevée que celle du visible, l'IR pénètre plus facilement les nuages de poussière. Ceci permet aux astronomes de scruter l'intérieur de nébuleuses et d'observer la formation d'étoiles et de planètes qui, autrement, nous seraient invisibles.

Comparez vous-même la lumière visible et l'infrarouge!

Source : Spitzer : NASA/JPL-Caltech/ T. Megeath (Université de Toledo); Visible : NOAO/AURA/NSF/A. Block/R. Steinberg

Cette image composite compare des vues en infrarouge et en lumière visible de la fameuse nébuleuse d'Orion, une importante région de formation d'étoiles, et ses nuages environnants. L'image infrarouge a été obtenue avec le télescope spatial Spitzer et l'image en lumière visible avec le NOAO (National Optical Astronomy Observatory). En plus d'Orion, qui occupe la moitié inférieure de l'image, deux autres nébuleuses sont présentes. La petite nébuleuse, en haut, à gauche d'Orion, se nomme M43 et la nébuleuse tout en haut de l'image est NGC 1977. On retrouve autour de chaque nébuleuse un anneau de poussière particulièrement visible en infrarouge. Ces anneaux forment, en quelque sorte, les murs des cavités qui sont creusées par la radiation et les vents des étoiles massives formées. En lumière visible, on voit bien le gaz chauffé par la radiation ultraviolette de ces étoiles.

Source : Spitzer : NASA/JPL-Caltech/ T. Megeath (Université de Toledo); Visible : NOAO/AURA/NSF/A. Block/R. Steinberg

Au-dessus de la nébuleuse d'Orion, l'image dans le visible apparaît plutôt sombre. Par contre, l'image en infrarouge permet de voir à travers la poussière et révèle des étoiles en formation (en vert sur l'image infrarouge).

Planche de la nébuleuse d'Orion – Infrarouge

L'image infrarouge de Spitzer montre en rouge (8 microns) et en orange (5,8 microns) la lumière qui vient de la poussière chauffée par la lumière de l'étoile. En vert (4,5 microns), on voit le gaz et la poussière à haute température. En bleu (3,6 microns), on voit plutôt la lumière provenant des étoiles.