Lorsque nous contemplons les images de l’espace diffusées par la NASA ; qu’elles représentent notre planète, de corps célestes étranges ou de nébuleuses ou autres galaxies ; celles-ci flattent souvent la rétine par leurs couleurs chatoyantes. L’espace ressemble-t-il vraiment à cela ? Ces teintes éclatantes de pourpre, d’émeraude et d’azur que nous avons sous les yeux seraient-elles perceptibles si nous pouvions, par quelque miracle technologique, nous approcher suffisamment de ces objets célestes ?
La réponse est contre-intuitive, mais parfaitement logique ; dans l’espace, la notion de « vraie couleur » est relative et il y a un fossé entre notre perception visuelle et les méthodes de capture utilisées par les instruments astronomiques modernes.
Les limites de l’œil humain face à l’immensité cosmique
Notre vision humaine est adaptée à notre environnement terrestre et reste complètement inadéquate pour appréhender les phénomènes lumineux cosmiques. Les cellules photoréceptrices de notre rétine – bâtonnets et cônes – ont été optimisées pour percevoir une gamme limitée de longueurs d’onde, principalement celle émise par notre Soleil. Les cônes, responsables de notre perception chromatique, se déclinent en trois variétés sensibles respectivement au rouge, au vert et au bleu. Les bâtonnets, quant à eux, sont insensibles aux couleurs, mais extrêmement sensibles à la lumière ; c’est grâce à eux que l’on peuy voir en conditions de faible luminosité.
Nos yeux ne perçoivent qu’une infime partie du spectre électromagnétique, la lumière visible (vous pouvez consulter notre article à ce propos). L’univers émettant une multitude de rayonnements invisibles pour nous (infrarouges, ultraviolets, rayons X, ondes radio, etc.), il nous est donc impossible de percevoir la totalité des phénomènes qui s’y déroulent sans l’aide d’instruments spécifiques.
Ces instruments tentent de reproduire ce processus, en utilisant des filtres colorés plus grands, couvrant l’ensemble du champ de vision. Toutefois, ces filtres ne peuvent jamais correspondre exactement à la réponse chromatique de l’œil humain. Le résultat, bien qu’approximatif, reste suffisamment fidèle pour créer ce que les astronomes nomment des images en « vraie couleur » – une appellation techniquement impropre puisqu’il s’agit uniquement d’une approximation.
Sans ces filtres, nous verrions des images en niveaux de gris, la composition des objets serait plus difficile à déterminer et les images, par conséquent, bien moins spectaculaires à contempler.
Rendre visible l’invisible
Les photographies en « vraie couleur », bien qu’esthétiquement séduisantes et appréciées du public, présentent un intérêt scientifique limité. Pour leurs recherches, les astronomes préfèrent généralement analyser séparément les images obtenues avec différents filtres colorés plutôt que de les combiner en une seule photographie trichrome.
Cette préférence s’explique par la nature même de la lumière émise par les objets célestes. Alors que le soleil et la plupart des étoiles émettent un spectre continu de longueurs d’onde, d’autres objets astronomiques produisent des émissions très spécifiques.
L’hydrogène gazeux, par exemple, émet principalement une lumière rouge à une longueur d’onde précise de 656 nm, créant ce que les spécialistes appellent une « raie spectrale », une ligne sombre ou colorée observée dans un spectre lumineux. Il est par conséquent complètement impossible de le distinguer à l’œil nu, car la combinaison de sa faible intensité, des limites de la sensibilité humaine, et de l’interférence de la lumière ambiante le rend indétectable sans instruments spécialisés. Pour localiser l’hydrogène dans une nébuleuse, les astronomes utilisent des filtres « à bande étroite », qui ne laissent passer que cette longueur d’onde.
Ces filtres peuvent être ensuite adaptés pour isoler la lumière émise par une multitude d’atomes et molécules présents dans les nuages gazeux, permettant ainsi d’en mesurer la composition, la température, la densité et d’autres propriétés.
La plupart des photographies de nébuleuses ou de planètes que nous avons la chance de contempler aujourd’hui sont en réalité le résultat de multiples combinaisons de ces filtres à bande étroite. Il est alors normal que leur apparence diffère considérablement de ce que percevrait un observateur humain qui flotterait à proximité de l’objet photographié.
Est-ce que les astronomes cherchent à nous tromper ? Non, c’est même tout l’inverse : ils tentent simplement de rendre visible ce que nos yeux, adaptés à un spectre continu, ne peuvent naturellement percevoir. En plus de ces filtres, ils utilisent également des techniques d’imagerie pour capturer la lumière de différentes manières, améliorer la qualité des images, et combiner les données provenant de différents filtres et capteurs.
La méthode de « fabrication » d’une image dépend directement de son objectif scientifique. Par exemple, pour étudier la composition chimique d’une nébuleuse, on utilisera des filtres à bande étroite sélectionnés pour donner le maximum d’informations aux scientifiques. Pour une image destinée au grand public, on aura tendance à privilégier une construction esthétique, en combinant des images prises avec des filtres Rouge, Vert et Bleu (RVB) pour obtenir une représentation en couleurs naturelles.
James Webb est certainement le meilleur exemple pour illustrer cette double approche : il capture des données scientifiques inestimables grâce à ses filtres infrarouges, tout en produisant des images d’une beauté époustouflante (voir vidéo ci-dessus).
On pourrait affirmer qu’aucune de ces images n’est en « vraie couleur ». Mais si elles l’étaient réellement, elles seraient incapables de révéler la nature des objets émettant ou réfléchissant divers types de lumière autrement invisibles. En ce sens, toutes ces images sont bel et bien véridiques ! Elles ne montrent pas ce que nous verrions avec nos yeux, mais dévoilent ce que notre perception ne pourrait jamais saisir. L’astrophotographie est donc une forme d’interprétation de la réalité, plutôt qu’une simple reproduction ; une alliance entre art et science, où la représentation visuelle des données astrophysiques sert autant à la communication du savoir qu’à sa progression.
- Les couleurs des images spatiales ne sont pas celles que l’œil humain percevrait naturellement ; elles résultent de techniques scientifiques qui utilisent des filtres et des longueurs d’onde invisibles pour nous.
- Les images sont construites pour mettre en évidence des phénomènes physiques, chimiques et structurels.
- L’astrophotographie permet à la fois d’explorer scientifiquement l’univers et de le rendre accessible sous une forme spectaculaire et compréhensible.
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