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Astronomie multi-longueur d'onde

L'astronomie est une science très ancienne qui s'est developpée à partir des observations du ciel nocturne faites en lumière visible et à l'oeil nu.
Malgrè les progrès considérables faits depuis avec les télescopes et instruments associés, les observations visibles ne révèlent qu'une petite partie des informations nous arrivant du cosmos. Selon leur structure, les objets célestes peuvent rayonner à presque toutes les longueurs d'onde, depuis les ondes radio, l'infrarouge, le visible, l'ultraviolet, les rayons X et jusqu'aux rayons gamma. Pour comprendre la nature des objets qu'ils observent, les astronomes utilisent donc des techniques d'observation très variés dans ces divers domaines, aussi bien sur la Terre que dans l'espace. C'est ainsi qu'est née l'astronomie multi-longueur d'onde, dont un exemple est donné ici.

Les Binaries X

Les étoiles binaires constituées d'une étoile normale en orbite autour d'un objet compact (étoile effondrée) sont des puissantes sources de rayons X. (Ces rayons, heureusement pour nous, ne traversent pas l'atmosphère terrestre). Les premières sources X furent détectées au début des années 60 avec des instruments embarqués en fusée. Dans ces couples stellaires particuliers, l'objet compact est si proche de l'étoile normale que la force d'attraction gravitationnelle aspire progressivement la matière de celle-ci. La chute de cette matière sur l'objet compact provoque un échauffement de sa surface dont la température peut atteindre plusieurs dizaines de millions de degrès. L'objet compact devient alors un émetteur de rayons X, qui à leur tour échauffent l'étoile voisine et la matière qu'elle perd. La lumière qui nous vient de ces couples résulte de ces échanges complexes et son analyse à toutes les longueurs d'onde nous permet de reconstituer un scénario de ces échanges.

Aquila X-1, située à 8500 années-lumière de la Terre dans la Constellation de l'Aigle, est l'une de ces étoiles binaries X. Ce système remarquable émet des rayons X de façon temporaire pendant deux mois chaque année environ. En observant depuis plusieurs années simultanément en rayons X et en lumière visible, on arrive à comprendre peu à peu ce qui se passe là-bas, très loin dans notre Galaxie. Cet exemple montre aussi l'importance des observations à long terme qui ne peuvent se faire qu'avec des petits télescopes, les grands étant trop sollicités.

Satellite XTE, station d'écoute, et satellite TDRSS

Les observations obtenues dans l'espace sont acheminées vers la station d'écoute au sol par l'intermédiaire d'un satellite TDRSS, spécialisé dans la retransmission de données à haut débit. Elles sont ensuite disponibles sur le réseau Internet, auquel l'OHP est connecté.


Caméra CCD du télescope de 1,20 m de l'OHP.


Voici le résultat des observations d'Aquila X-1 faites en rayons X avec le satellite XTE de la NASA (courbe bleue), lancé début 1996, et les observations optiques obtenues avec la caméra CCD du télescope de 1,20 m de l'OHP (points noirs).

On constate que les variations dans les deux domaines de longueur d'onde ne sont pas toujours identiques: l'évènement de 1996 fut très différent des autres, probablement à cause d'une émission X plus riche en rayons X de haute énergie.