Une brève histoire de la lumière

Une brève histoire de la lumière

La nuit tous les chats sont gris ? Que nenni !

On découvre dans cet espace consacré à la lumière que les étoiles sont colorées, et que c’est grâce à leurs couleurs que l’on peut connaître leurs propriétés physiques. De loin, on remarque d’abord les étoiles scintiller sur une projection murale plutôt féerique ! Puis en s’approchant on repère un arc-en-ciel au dessus d’un écran tactile, c’est l’expérience interactive qui dévoile comment percer les secrets des étoiles, nébuleuses et autres objets dans le ciel en observant leurs spectres. Au centre se tient la projection sur table sur laquelle défile une brève histoire de la lumière dans l’univers et au Pic du Midi, et enfin à l’autre bout on trouvera l’écran « en savoir plus ».

Voici tout d’abord le texte projeté sur la table : « La spectroscopie des étoiles. Un arc-en-ciel montre la décomposition (à travers les gouttes de pluie) de la lumière blanche du soleil qui est en réalité composée d’une multitude de couleurs.
Cette dispersion des couleurs s’appelle un spectre. En 1809, William Wollaston met en évidence des raies sombres dans le spectre du Soleil. Et en 1814, Joseph von Fraunhofer en dénombre plus de 500 ! Il dénommera les plus visibles selon les lettres de l’alphabet. Dans les années 1860, Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen entament l’attribution systématique des raies de Fraunhofer aux éléments chimiques présents dans le Soleil : le spectre solaire est un véritable « code-barres » qui révèle la composition chimique de notre étoile. En 1925, Cecilia Payne établit l’échelle de température des étoiles et montre, à partir des spectres stellaires, qu’elles sont constituées à 17% d’hydrogène (en masse) : l’astrophysique est née !
En analysant le spectre des étoiles, les astrophysiciens déduisent aussi leur vitesse (par effet Doppler) et leur champ magnétique (par effet Zeeman). Au Pic du Midi, les premiers travaux de spectroscopie stellaire sont réalisés par Jules Baillaud (prix de l’Académie des Sciences en 1924), mais les astronomes privilégient la qualité du site pour réaliser des travaux d’imagerie solaire et planétaire…
En 1981 est inauguré le télescope Bernard Lyot (TBL), avec un miroir primaire de 2 mètres de diamètre, qui en fait le plus gros télescope de France : il se spécialise progressivement dans la spectroscopie et la spectropolarimétrie. Le TBL fournit des observations uniques au niveau mondial, pour l’étude du magnétisme des étoiles. De nouvelles générations d’instruments (Neo-Narval et SPIP) sont en cours de développement, pour garantir l’excellence du TBL au niveau international dans ce domaine. »

Voici ce que l’on voit lorsqu’on a cliqué sur le bouton « spectre continu » sur l’écran tactile de l’expérience interactive. Les reflets sont dus à la lumière émise par la chambre à brouillard (au fond à gauche). Le spectre continu est visible à travers la plaque de plexiglas sur laquelle est superposée un réseau de diffraction qui disperse la lumière blanche de la lampe en un spectre coloré. La seconde lampe (au dessus de la première) produit un spectre visible à travers une autre plaque de plexiglas située au dessus de la première (pour les plus grands).

Retrouvez ci-dessous les quatre pages correspondant aux quatre boutons de l’expérience (cliquez sur les images pour les agrandir).