La "capture" de l'information lumineuse (3/3)

L'apparition du détecteur CCD

L'image numérisée ne pouvait rendre qu'imparfaitement compte de la réalité toutefois, victime qu'elle est des défauts du collecteur de lumière : la plaque photographique. Un procédé entièrement numérique devait donc ètre mis au point. Il fut nommé CCD (Charge Coupled Device). Sa surface collectrice de lumière est constituée d'un grand nombre de petits détecteurs disposés en réseau. Les plus grands CCD peuvent contenir jusqu'à 2000 rangées de 2000 détecteurs, soit plusieurs millions de pixels sur quelques centimètres carrés de surface. Chacun de ces pixels est au mieux capable de collecter huit photons incidents sur dix. L'image gagne donc en précision, tout en diminuant considérablement le temps de pose.

Les avantages présentés par l'utilisation d'un détecteur CCD. A gauche figure une photographie de la nébuleuse planétaire M57 obtenue à l'aide d'une caméra fixée à la sortie du télescope CFH, à Hawaï. Le temps d'exposition fut de 20 minutes. A droite figure une photographie du mème objet obtenue à l'aide d'une caméra CCD fixée à la sortie du télescope CFH. Le temps d'exposition n'excéda pas la minute.

Le spectre de lumiere

La lumière en provenance des objets lointains n'est pas seulement visible. Une grande partie de cette information lumineuse provient en réalité de la partie invisible du spectre électromagnétique, qui s'étend des rayons gamma aux ondes radio, en passant par les rayons X, ultraviolets, infrarouges, les ondes submillimétriques et les micro-ondes. Ces ondes sont véhiculées par des particules de lumière nommées photons, émises par les objets lointains. La longueur l de ces ondes dépend directement de l'énergie E transportée par chaque photon : E = hn = hc/l où h est une constante nommée constante de Planck ; c, la vitesse de la lumière (c=300 000 km/sec) ; et l, la fréquence de l'onde. L'énergie transportée par chaque photon est donc d'autant plus grande que la longueur de l'onde qui lui est associée est petite. Les rayons gamma, de très grande énergie, sont caractérisés par une très petite longueur d'onde : 0,001 nm < l < 0,01 nm où l'abréviation nm désigne le nanomètre, soit le milliardième de mètre ; les ondes radio, quant à elles, sont véhiculées par des photons peu énergétiques : leur longueur varie du centimètre à la centaine de mètres. A la lueur du graphe suivant, il apparaît que le domaine visible du spectre électromagnétique est très peu étendu et concerne des photons moyennement énergétiques : 100 nm < l < 1000 nm. La couleur de l'onde associée à ces photons - violet, bleu, vert, jaune, orange et rouge - donne une idée de l'énergie qu'ils transportent.

Etendue du spectre électromagnétique.