Le télescope spatial Hubble a été mis en orbite autour de la Terre en 1990. Depuis plus de 30 ans il se charge d’observer le ciel et d’en découvrir les moindres recoins, parfois distants la Terre de plusieurs milliards d’années lumières. À une telle distance, le télescope réalise l’exploit de nous offrir des détails et des vues magnifiques de l’Univers, mais comment ces images lointaines sont-elles construites ?
Si vous essayez demain de fixer la même zone du ciel qu’Hubble, vous n’allez pas du tout avoir le même rendu. Une différence qui s’explique pour deux raisons majeures. La première, c’est le champ de vision de l’oeil humain qui est très limité. Nous ne sommes capables de voir la lumière que sur certaines longueurs d’ondes, comprises entre 495 et 555 nanomètre (le domaine de la vision).
Hubble, un oeil bien différent du notre
Mais le spectre visible d’Hubble est bien différent. Le télescope est capable de capter de la lumière sur des longueurs d’ondes allant de 115nm à 2 500nm. Cette première nuance permet d’expliquer une grande partie du fonctionnement d’Hubble, mais pour capter de la lumière à des millards d’années-lumière de la Terre, tout n’est pas une question de longueurs d’onde.
Le télescope est aussi capable d’augmenter son “temps de pose”. Pour l’oeil humain, nous “rafraîchissions” ce que nous voyons toutes les 1/18e de seconde (c’est la persistance rétinienne). Pour Hubble ce “temps de pose” peut être bien plus long. Le télescope laisse son miroir “ouvert” pendant de longues périodes (pouvant parfois dépasser la centaine d’heures). Cette période d’exposition immense permet de “collecter” de la lumière et offre plus de détails sur une image.
Lors d’une observation du champ profond de l’Univers (la région la plus éloignée de la Terre) Hubble a laissé son miroir “ouvert” pendant plus de 500 heures permettant de capter des quantités astronomiques de lumière. Le résultat a permis de découvrir des milliers de galaxies dans des régions de l’Univers que l’on pensait inhabitées.
Passer de la data au pixel
Grâce aux longueurs d’onde et à un temps de pose bien différent de l’oeil humain, Hubble est capable de photographier des zones de l’Univers invisibles depuis la Terre. Mais lorsque les données arrivent au centre de contrôle de la NASA, l’image n’est pas “toute prête” comment cela pourrait être le cas avec un télescope classique sur Terre.
Vu qu’Hubble collecte une grande partie de la lumière dans des longueurs d’ondes “non-visibles” il faut alors réajuster ces données pour rendre l’image comprehensible par le grand public. Ce travail est encore plus important avec le nouveau James Webb Space Telescope (JWST) qui concerte son activité sur les infra-rouges, un partie du spectre lumineux invisible.
Faire de la couleur avec du gris
Ce travail de “réassemblage” des données est crucial pour la NASA. Il doit permettre de passer des images brutes (vous pouvez les découvrir en suivant ce lien) aux rendus colorés et brillants que nous connaissons tous. La NASA explique que la colorisation des images n’est pas faite au hasard. Si certaines couleurs sont présentes dans les galaxies ou les nébuleuses observées, la plupart du temps le choix du bleu ou du rouge permet de différencier la matière entre elle.
Ainsi certains gaz auront le droit à des teintes bleus et d’autres à des couleurs plus chaudes. La NASA garde cette même hiérarchie sur toutes les photos de ses télescopes. Ainsi un même bleu sur deux photos différentes correspond à un même gaz. Cela permet aux scientifiques de s’y retrouver et de comprendre en un coup d’oeil de quoi est composé telle ou telle poche de gaz.
Le “décalage vers le rouge” ou comment gâcher une photo
En plus d’accorder des couleurs aux différents gaz, la NASA doit faire attention à prendre en compte le “décalage vers le rouge”. Vu que les images prises par Hubble viennent de régions très éloignées dans l’Univers les photons au cours de leur parcours sont “étirés” par l’expansion de l’Univers lui-même.
Cette distance entraîne une modification de la longueur d’onde du photon à l’arrivée par rapport à sa longueur d’onde au départ. Si cette donnée est aujourd’hui bien connue des scientifiques elle est toujours au centre de plusieurs erreurs de calculs et doit prendre en compte un nombre grandissant de variable à mesure que les objets observés sont loins de la Terre.
Hubble a un temps d’avance sur nous
En bref, la NASA n’attend pas simplement les images d’Hubble en se tournant les pouces. L’agence spatiale américaine reçoit des données brutes, riches en informations mais très peu esthétiques. Ces premières images sont ensuite analysées, modifiées selon un code couleur précis pour apporter son lot d’informations à l’esthétisme nécessaire.
La prochaine fois que vous verrez une image d’Hubble, ou d’un autre télescope spatial, souvenez-vous que si vous aviez la possibilité de voir cette galaxie ou cette nébuleuse avec vos yeux elle vous apparaîtrait totalement différente. Les couleurs, l’intensité lumineuse et même les formes de cette dernière pourrait changer en raison d’une perception différente de la lumière pour l’oeil humain.
À défaut de nous montrer fidèlement l’Univers, Hubble le glorifie et lui offre ses plus beaux reflets. Un spectacle que nous serions incapables de savourer sans lui.
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