21 Juillet 2015

L'Espace joue avec la lumière

Elle va vite ! Mais la lumière, va-t-elle toujours tout droit dans l’espace ? Intuitivement, la réponse est oui. Quand Albert Einstein s’en mêle, la réponse est non.
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Les objets célestes massifs déforment l’espace. La lumière suit donc une courbe. Conséquence, on pense que la lumière provient du point B alors qu'elle est émise depuis le point A. © scienceblog

La trajectoire de la lumière dans le vide est rectiligne, c’est-à-dire qu’elle suit une droite. Dans le vide, la lumière se propage également à très grande vitesse, à 300 000 km par seconde ! La lumière émise par le Soleil, par exemple, ne met que 8 minutes et 20 secondes pour atteindre la Terre alors que la distance qui les sépare atteint près de 150 millions de kilomètres.

Encombrement

Mais ces règles ne sont valables que dans le vide. Or, l'Espace, ce n'est pas que du vide. Une foule d’objets célestes l'encombrent (étoile, planète, nébuleuse, astéroïde…).
Si l'un de ces objets s’intercale entre votre point de vue et la source de lumière, vous ne percevrez pas cette lumière. Elle est stoppée par l’obstacle. Quand la Lune se met entre le Soleil et la Terre, par exemple, cela empêche une partie de la lumière d’atteindre la Terre. C’est une éclipse.

Trompe-l'œil

Un autre phénomène perturbe la trajectoire rectiligne de la lumière dans l’Espace. Il est décrit par la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein. Ainsi, les corps célestes très massifs déforment l’espace qui les environne. Les rayons lumineux qui seraient censés passer à côté de manière rectiligne sont comme attirés par l’objet céleste et leur trajectoire est donc déviée.
La conséquence sur l’observation des étoiles lointaines, par exemple, est qu’elles ne se trouvent pas forcément sur la ligne d’où nous parvient la source lumineuse. La position réelle de l’étoile peut donc être décalée par rapport à la position perçue si sa lumière a frôlé un objet céleste massif.
Pour localiser des étoiles, comme le fait le satellite Gaia, chargé de cartographier en 3D notre galaxie, l’observation ne suffit donc pas. Il faut traiter informatiquement les images reçues pour déterminer où se trouvent exactement les étoiles repérées. Dans le cadre du programme de Gaia, le traitement se fait pour une bonne part au CNES.


En savoir plus

L'année 2015 est l'année internationale de la lumière. À cette occasion, de nombreuses expositions sont organisées à travers la France.
Tous les événements sont répertoriés sur le site lumiere2015.fr
L'exposition L'Odyssée de la lumière est notamment visible jusqu'au 1er novembre à La Cité des Sciences et de l'industrie à Paris.

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