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Mis à jour
le 11/09/16
 Les moyens d’observation
 

Pour les observations sur le terrain, consultez la fiche consacrée aux objets les plus marquants.

L’astronomie est une science d’observation, non une science expérimentale. La connaissance que nous avons de l’Univers provient de l’interprétation des messages qu’il nous envoie. Ces messages étaient constitués uniquement d’images jusqu’à une époque très récente. Ce chapitre est destiné à faire le point sur les phénomènes physiques exploitables dans ce sens.

La source d’information la plus évidente, car nos sens nous permettent d’y accéder, est la lumière. Mais la lumière est une onde électromagnétique, et nos yeux ne captent qu’une toute petite partie de ces rayonnements, celle dite pour cela visible. Notre peau nous permet de ressentir une partie des rayonnements infrarouges (chaleur). Nous restons insensibles à tout le reste du spectre : ondes radio, rayons ultraviolets, rayons gamma, rayons X (bien que certains aient un effet biologique : bronzage, induction de cancers…).

Les théories physiques récentes ont mis en évidence d’autres phénomènes intéressants : les neutrinos, qui sont des particules élémentaires sans charge électrique, sont produits dans les réactions nucléaires (plus précisément désintégrations béta) qui se produisent dans les étoiles.

La théorie de la Relativité Générale, théorie géométrique de la gravitation, explique que l’espace-temps est déformé par la présence des masses. Les planètes (par exemple) suivent simplement les déformations, comme un bobsleigh suit sa piste.

Nous sommes maintenant capables de capter toutes ces sources d’information :

 

Les messages des photons

Les renseignements que l’on peut obtenir des photons sont de 4 sortes :

Lorsqu’on ne considère que la direction dans laquelle les photons arrivent, on construit une image. C’est tout naturellement le cas dans le visible avec nos yeux, mais les instruments que nous fabriquons maintenant sont également capables de construire des images avec d’autres rayonnements :

Les neutrinos

Très difficiles à capturer, les neutrinos sont surveillés depuis quelques années par divers détecteurs de par le monde : dans le Dakota aux Etats Unis, au Gran Sasso en Italie, à Kamioka au Japon. Ces détecteurs ont à leur actif une formidable découverte : ils ont enregistré la bouffée de neutrinos produite par l’explosion de la supernova SN 1987 A, confirmant ainsi les modèles théoriques.

Un nouvel instrument, ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch), est en cours de construction au large de Toulon, par le laboratoire CPPM (Centre de Physique des Particules de Marseille) associé au LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille), au COM (Centre d’Océanologie de Marseille), et à de nombreux autres laboratoires européens. Cet instrument doit détecter des neutrinos de haute énergie produits par les noyaux actifs de galaxie, les sursauts gamma, les microquasars.

Les ondes gravitationnelles

La gravitation est de très très loin la plus faible de toutes les forces de la Nature. Ce qui fait sa grande importance est sa propriété additive : les attractions produites par plusieurs sources additionnent leurs effets, et sa portée infinie. L’union faisant ainsi la force, à l’échelle de l’Univers, elle est la force dominante.

Expliquant le débordement d’énergie des quasars, dans des objets extrêmement massifs et compacts que sont les trous noirs, elle ne rayonne que très peu d’énergie dans les situations courantes. C’est ce qui fait la très grande difficulté de réalisation d’un détecteur d’ondes gravitationnelles. Le détecteur VIRGO est installé à Cascina, près de Pise en Italie. Il a été inauguré le 23 juillet 2003. On en attend la détection des ondes gravitationnelles émise lors d’événement cataclysmiques dans l’Univers : collision de deux étoiles à neutrons, ou de deux trous noirs massifs. Deux autres détecteurs sont en cours de développement aux Etats Unis, ils constituent le projet LIGO. Les trois détecteurs devront réunir leurs observations, afin de déterminer la direction des événements enregistrés. Ne connaissant rien aujourd’hui des ondes gravitationnelles, il n’est pas impossible qu’elles nous apportent des surprises extraordinaires en dehors des domaines prévus. On a toujours eu de telles surprises en inaugurant de nouveaux types de détecteurs…

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