E3 Rayonnement et lumière en astronomie

Topique

Le rayonnement électromagnétique est le principal messager d'information qui parvient à l'observateur depuis le reste de l'univers. Le spectre complet émis par un corps en équilibre thermique dépend uniquement de sa température, et la longueur d'onde à laquelle ce spectre atteint son maximum se déplace vers les courtes longueurs d'onde à mesure que le corps émetteur se réchauffe : le Soleil émet son maximum dans le domaine visible, tandis que les étoiles plus froides l'émettent dans l'infrarouge.

La luminosité totale d'une étoile augmente avec le carré de son rayon et, de façon encore plus spectaculaire, avec la puissance quatrième de sa température. Ainsi, une augmentation même modérée de la température de surface d'une étoile entraîne une très forte augmentation de sa luminosité totale.

L'échelle de magnitude utilisée par les astronomes pour mesurer la luminosité des objets célestes est logarithmique et inversée  les magnitudes les plus faibles correspondent aux luminosités les plus élevées  et elle a été calibrée de sorte qu'une différence de cinq magnitudes soit exactement équivalente à un facteur cent dans le flux lumineux reçu.

Le module de distance, à son tour, relie la magnitude observée depuis la Terre, la magnitude que le même objet aurait s'il se situait à une distance de référence fixe, et la distance réelle séparant cet objet de l'observateur. C'est précisément cette connexion qui sous-tend toute l'échelle des distances cosmiques : plus un objet de luminosité connue est éloigné, plus il apparaît faible, selon une relation qui croît logarithmiquement avec la distance qui le sépare de l'observateur. Ainsi, du rayonnement électromagnétique qui ouvre ce document à l'échelle des distances cosmiques qui le conclut, en passant par la luminosité liée à la température et l'échelle des magnitudes, le rayonnement et la lumière en astronomie signifient que la simple couleur et la luminosité d'un point dans le ciel révèlent en fin de compte à la fois sa température et la distance à laquelle ce point se situe réellement.

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