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Le cosmos en couleurs

Owen Edwards s’entretient avec Zoltan Levay, à la tête du laboratoire d’imagerie du Space Telescope Science Institute

Directeur de l’équipe iconographique du service de sensibilisation du public, Zoltan Levay transforme les données complexes réunies par Hubble en photographies et en graphiques qui permettent aux non-scientifiques de visualiser les plus zones les plus éloignées de l’Univers.

OE: Quand avez-vous commencé à vous intéresser à l’astronomie?
ZL: Ma fascination pour l’astronomie remonte au moins au collège. Adolescent, j’avais même construit mon propre télescope. Être ainsi impliqué dans Hubble est donc extrêmement gratifiant.

OE: Pour un profane, les images de Hubble sont vraiment stupéfiantes. Mais, vous qui les voyez tous les jours, votre passion pour les découvertes ne s’affaiblit-elle pas?
Pas complétement. Il y a toujours quelque chose de nouveau à voir, même si travailler sur ces images leur donne un certain caractère familier. Je pense que le seul point sur lequel mes collègues et moi pouvons en quelque sorte être blasés est que nous voulons toujours plus d’images spectaculaires, une sorte de manie du «montre-nous une nouvelle galaxie !».

OE: Les astronomes ont calculé que la galaxie récemment photographiée observée au sein du groupe de galaxies Abell 2744 s’est formée 500 millions d’années après le big bang. Verrons-nous un jour des photographies d’objets remontant encore plus loin, et encore plus proches du moment où l’Univers s’est formé?
Grâce à Hubble et au James Webb Space Telescope, il est probable que nous verrons au-delà de ce que nous voyons jusqu’à maintenant, mais nous ne pouvons que nous approcher de l’instant du big bang car, durant un laps de temps, l’Univers était opaque. Le Webb pourra certainement voir le moment où les étoiles ont commencé à se former et la lumière à apparaître, mais ce sera là la limite.

OE: Comme la cinquième révision de Hubble par des astronautes en 2009 était la dernière, quel est le pronostic pour envisager un fonctionnement permanent du télescope?
Il est très bon. Les batteries, les gyroscopes et les autres composants étant en bon état, il est probable que nous puissions réunir des données durant au moins cinq années supplémentaires. Et après, on aura le télescope Webb.

OE: Vous aviez déjà travaillé avec Hubble pendant plusieurs années quand la cinquième mission de réparation et d’amélioration fut annulée après la désintégration de la navette Columbia, en février 2003, et la disparition de sept membres de l’équipage. Cela a signé la condamnation du télescope. Qu’avez-vous ressenti?
Ce fut un choc, bien sûr. Tout était prêt pour le départ : toutes les pièces de rechange étaient en place et les astronautes étaient volontaires pour prendre le risque. Mais, après la tragédie de Columbia et la perte de son équipage, la décision était compréhensible.

OE: Après, le public a soutenu massivement la cinquième mission, le Congrès y a mis son grain de sel, et c’est ainsi que le nouveau directeur de la NASA a rétabli la mission. Pourquoi pensez-vous que tant de non-scientifiques sont si soucieux d’un télescope spatial? Est-ce pour les images?
Une bonne part du mérite revient à la sénatrice Barbara Mikulski et à d’autres qui ont appuyé cette cinquième mission. Et les photographies ont joué, j’en suis sûr. L’astronomie a toujours été quelque chose de visuel, et la NASA est chargée d’éduquer le public sur ce qu’elle fait au cours de ses missions. De nombreuses photos ont été publiées pour illustrer l’annonce des résultats scientifiques de Hubble, et elles ont fasciné beaucoup de gens. Mais, je pense aussi que le fait que Hubble était imparfait à l’origine et que les ingénieurs au sol et les astronautes dans l’espace ont dû le réparer lui donne une dimension plus humaine que celle d’un satellite en orbite, sans pilote. C’est pour cette raison que l’histoire de Hubble a parlé aux gens. Je pense que qu’elle aurait été moins captivante si tout avait impeccablement fonctionné dès le début. Cette cinquième mission fut, cependant, la dernière.

OE: Parlons maintenant de l’esthétique des images. La couleur ajoutée aux photos l’est-elle vraiment davantage pour le public que pour les astronomes?
Habituellement, les scientifiques n’utilisent pas directement les images en couleurs. La couleur est très importante en astronomie, mais les scientifiques la mesure numériquement, à l’instar d’autres propriétés, à partir des données. Ils peuvent utiliser les photos [monochromes] pour voir la forme des choses. Les images sont vraiment un produit dérivé de la recherche scientifique de pointe. En réalité, un appareil photo classique qui produit des images couleur indique un compromis avec la résolution spatiale. Mais les astronomes peuvent être aussi inspirés par les photographies que n’importe qui.

OE: Ainsi, ce que nous voyons dans les images en couleurs n’est pas ce que nous verrions si nous étions dans un vaisseau spatial face à l’objet photographié?
Il est vrai que ces formations ne sont pas ce que nous verrions de nos yeux, mais le fait est que nos yeux ne peuvent pas voir beaucoup de ce que Hubble nous montre, puisque la lumière est si faible qu’il utilise en plus de la lumière visible la lumière infrarouge et ultraviolette. Les couleurs ne sont cependant pas arbitraires. Les couleurs de base sont déterminées par des données. Nous ajustons les nuances pour inclure le maximum d’informations. Nous essayons de rendre des couleurs aussi proches que possibles d’une gamme naturelle.

OE: Pouvez-vous résumer le processus?
Chaque année, des milliers d’astronomes du monde entier postulent pour utiliser Hubble. Environ 200 sont sélectionnés par an. Les observations sont programmées et planifiées au Space Telescope Science Institute (STScI), et des ordres sont envoyés à Hubble depuis le centre de contrôle au Goddard Space Flight Center de la NASA, qui exploite le télescope. D’abord, Hubble reçoit une exposition. C’est un processus complexe, mais imaginez que vous appuyez sur le bouton déclencheur d’un appareil photo dont l’exposition peut durer le temps que vous souhaitez, entre quelques secondes et plusieurs minutes (voire plusieurs jours, lorsque des expositions séparées sont combinées numériquement). Les éventuelles données sont recueillies au STScI où nous les traduisons en unités scientifiquement valables et nous archivons les données pour que les scientifiques les utilisent dans leur recherche – on parle là d’environ 120 gigabits de données par semaine.

OE: C’est à ce moment-là que vous intervenez, n’est-ce pas ? Une fois que les données sont dans les archives de Hubble?
Exactement. Oui, parfois des astronomes nous envoient des données pour illustrer des nouvelles annonces sur des recherches intéressantes de Hubble. Nous exploitons aussi les bases de données pour des observations pertinentes. Puisque les images sont encore en noir et blanc, nous corrigeons la palette de nuances et leur intensité pour souligner des aspects importants. Ce n’est pas très éloigné du processus de réglage de l’exposition dans une chambre noire quand on tire un négatif. C’est là que nous appliquons la couleur, en utilisant plusieurs versions d’une image réalisée avec différents filtres. Nous utilisons des couleurs primaires – rouge, bleu et vert – de la même façon que pour n’importe quel usage technologique des couleurs, pour un écran d’ordinateur par exemple.

OE: Que représentent les couleurs, si elles ne sont pas exactement ce que l’on voit?
Les couleurs sont attribuées selon les longueurs d’onde: la plus longue est rouge, la plus courte bleue et toutes celles intermédiaires sont vertes. Quand les images séparées sont réunies, l’image en couleurs que vous voyez apparaît après une transformation analogue à celle qui se passe en photographie numérique classique, et à partir de là nous procédons à des ajustements pour parvenir à la meilleure image. Puisque les caméras de Hubble ont un champ de vision plutôt étroit, nous assemblons parfois plusieurs images pour en faire une mosaïque qui couvre un champ plus large.

OE: L’équipe de Hubble est-elle la première à produire de telles images en couleurs?
Non, nous poursuivons une longue tradition. David Malon, astronome anglo-australien, a réalisé des travaux en couleurs bien avant Hubble à l’Observatoire anglo-australien de Sydney, en utilisant des plaques en verre. Nous utilisons exactement les mêmes techniques pour produire des images en couleurs. Bien sûr, nous avons en plus la puissance de Hubble, mais d’excellentes optiques, de très bons ordinateurs et logiciels sont aujourd’hui si facilement accessibles que beaucoup d’amateurs font à présent un travail formidable.

OE: Les distances que ces photographies représentent sont si grandes – des millions et des milliards d’années-lumière – qu’il est étonnant que même des astronomes puissent les concevoir. Comment les non-scientifiques peuvent-ils comprendre l’immensité de l’Univers?
C’est une question d’échelle. Vous commencez avec notre système solaire, dont une partie du public a déjà une bonne compréhension depuis les incroyables images de Voyager. Puis vous allez au-delà, tout simplement. Les astronomes parlent d’échelle de distance, une sorte d’autostimulation grâce auquel vous développez progressivement une façon d’imaginer normalement des distances inimaginables. Une année-lumière est quelque chose d’énorme, mais associée au parsec – l’unité de mesure que les astronomes préfèrent –, c’est une façon pratique de mesure la distance, tout comme le mètre ou le yard.

OE: Puisque le lointain dans l’espace signifie aussi le lointain dans le temps, comment pouvons-nous savoir quels aspects ont aujourd’hui les galaxies les plus éloignées?
L’Univers semble grosso modo être le même partout, de telle sorte que nous pouvons affirmer que les galaxies très éloignées dans l’espace et le temps ont évolué en des galaxies semblables à notre Voie lactée ou à d’autres galaxies proches.

OE: Si les télescopes Hubble, Webb, ou d’autres encore plus puissants à venir ne peuvent pas nous donner à voir les nanosecondes et les millisecondes après le big bang, soit la période que vous qualifiez d’«opaque», cela veut-il dire que la théorie du big bang ne pourra jamais être prouvée?
J’aimerais tant me débarrasser de ce mot de «théorie», puisqu’il y a tant d’incompréhension au sujet de ce que les scientifiques, qu’ils soient astronomes ou biologistes de l’évolution, veulent dire quand ils l’utilisent. La grande majorité des astronomes ne débat plus du concept de big bang. Seuls les détails sont l’objet de discussions, et cela continuera aussi longtemps que nous en saurons plus sur l’Univers. Par exemple, il fut un temps où les astronomes ont envisagé que l’Univers en expansion épuiserait son énergie et que la force gravitationnelle ferait finalement tout disparaître, amenant tout le processus à recommencer. Aujourd’hui il a été établi que l’expansion de l’Univers ne ralentit pas, mais qu’il est en fait en pleine accélération, et que cette énergie noire va maintenir cette expansion constante.

OE: Si l’idée du big bang, celle d’un néant incommensurable à partir duquel l’Univers se développe, est difficile à concevoir pour nous, simples mortels, la notion d’un Univers qui n’obéit pas aux forces et aux cycles de la nature qui nous entoure au quotidien n’est-elle pas assez déroutante?
Le cycle de la vie de l’Univers est une histoire fascinante. Quand vous regardez au fin fond de l’espace, en vous approchant au plus près de l’origine de toute chose, les choses deviennent de plus en plus éloignées de toute logique car nous ne possédons aucune expérience qui nous aide à comprendre des échelles de temps si vastes et des forces si différentes de celles que l’on trouve sur Terre. Nous avons une expérience du magnétisme et de la gravité, mais des choses comme l’énergie noire et la matière noire n’ont simplement rien à voir avec nos vies. Toutefois, ces processus nous ont produits. Comme disait Carl Sagan: «Nous sommes tous faits de matière d’étoiles. Nous sommes une façon pour l’Univers de se connaître.» Ces photographies de Hubble nous aideront toujours à nous éclairer sur notre place dans l’Univers.