Créer ces images virales de l’espace est un processus minutieux entre la science et l’art. Voici comment procèdent les experts.
Lorsque la plupart des gens imaginent voyager dans l’espace, ils imaginent des tourbillons colorés à couper le souffle ou des étoiles scintillantes comme les images diffusées sur les réseaux sociaux. Peut-être que les piliers de la création irisés de la nébuleuse de l’Aigle ou les falaises cosmiques de la nébuleuse de la Carène vous viennent à l’esprit. Mais ces images ne représentent pas à quoi ressemblerait réellement l’espace si vous pouviez y voyager dans le temps. En fait, l’espace semblerait plutôt fade pour vous ou pour moi.
C’est exact. Fade et ennuyeux. Vous verriez probablement un ciel sans fin, principalement noir, parsemé d’étoiles blanches. Pas de motifs colorés et psychédéliques. Mais cela ne signifie pas que ces images sont entièrement fabriquées. La raison implique un processus scientifique et artistique minutieux qui transforme la lumière invisible dans l’espace en longueurs d’onde visibles que les humains peuvent voir, contribuant ainsi à susciter l’intérêt du public.
Nos yeux sont limités
L’espace nous semble plutôt simple car l’œil humain ne peut voir qu’une gamme étroite du spectre électromagnétique, connu sous le nom de spectre de la lumière visible. L’œil humain est constitué de bâtonnets et de cônes qui décryptent la lumière et la couleur. Les cônes sont sensibles à la lumière rouge, verte ou bleue, donc toutes les couleurs que nous voyons sont un mélange de lumière provenant de ces cônes. Ils ne peuvent détecter que des longueurs d’onde comprises entre 380 et 700 nanomètres, ce qui ne représente que 0,0035 % du spectre total. Cela signifie qu’il existe de nombreuses longueurs d’onde que l’œil humain ne peut pas voir car elles se situent en dehors du spectre de la lumière visible (ondes radio, micro-ondes et rayons X, par exemple), mais les télescopes et les caméras le peuvent.
Les télescopes spatiaux comme Hubble et James Webb sont conçus pour capturer des longueurs d’onde bien au-delà du spectre de la lumière visible. Ces longueurs d’onde transportent des informations scientifiques cruciales sur la température, la composition, le mouvement et l’âge des objets célestes. Par exemple, plus un objet est chaud, plus la longueur d’onde est courte et plus l’objet apparaît bleu. Plus l’objet est froid, plus il peut paraître rougeâtre, car les longueurs d’onde sont plus longues.
Lorsque ces télescopes capturent les images, elles sont généralement en niveaux de gris. Celles-ci sont appelées images « vraies couleurs », ce qui signifie qu’elles correspondent à ce que l’œil humain verrait. Ces images colorées de l’espace rendues célèbres en ligne sont appelées images « en fausses couleurs », ce qui signifie qu’elles ont été créées à l’aide de filtres pour rendre visible l’invisible. Cependant, le mot « faux » peut être trompeur : ces images sont scientifiquement exactes et sont utilisées pour en savoir plus sur le contenu d’une image et accroître l’intérêt du public pour l’astronomie.
L’art et le processus scientifique
La création de ces superbes images spatiales implique plusieurs étapes, à commencer par une planification minutieuse et la détermination des longueurs d’onde à afficher. Ceci est déterminé par ce que les scientifiques veulent apprendre de l’image.
Le télescope James Webb possède un miroir géant de 21 pieds à l’intérieur recouvert d’or, car l’or reflète très bien la lumière infrarouge. Le miroir capte la lumière et la réfléchit vers les deux instruments du télescope : le NIRCam et le MIRI. Ils détectent différentes longueurs d’onde. La lumière atteint ses capteurs et traverse une roue à filtres, où chaque filtre représente une longueur d’onde différente.
« Disons que vous disposez de 10 filtres différents qui ne laissent passer qu’une partie différente de la lumière infrarouge. Ensuite, vous attribuez un arc-en-ciel complet de couleurs visibles à chacun des 10 filtres pour faire apparaître cette profondeur et ces belles images », explique Macarena Garcia Marin, scientifique du projet au bureau de mission Webb. « Vous obtiendriez ainsi 10 images différentes, une dans chaque couleur. Et puis vous convertiriez cela en couleurs réelles. »
Une fois que les scientifiques disposent des différentes images filtrées, ils les empilent pour créer les magnifiques images que vous avez vues en ligne.
Joseph Depasquale et Alyssa Pagan sont des développeurs de visuels scientifiques au Bureau de sensibilisation du public du Space Telescope Science Institute, où ils créent des images astronomiques à partir des données reçues de Hubble et Webb à des fins scientifiques, de communiqués de presse et de sensibilisation du public.
Ils prennent les données du télescope et les soumettent à un traitement par pipeline, où ils nettoient l’image, en supprimant tous les points réfléchis dans le télescope et qui ne sont pas réellement des objets dans l’espace, et en les composant pour créer une image couleur. Les longueurs d’onde les plus longues se voient attribuer des nuances de rouge, tandis que les longueurs d’onde les plus courtes sont vertes puis bleues.
À partir de là, leur attention se tourne vers l’esthétique (tout en conservant l’exactitude scientifique et en se concentrant sur le message scientifique qu’ils souhaitent transmettre à travers l’image). Ils s’attaquent à la balance des couleurs, à la balance des blancs et adhèrent aux meilleures pratiques en astrophotographie.
« Nous nous en tenons aux données, mais nous réfléchissons également : ‘Qu’essayons-nous de montrer ? Qu’essayons-nous de faire en sorte que le public comprenne ?’ Il y a une concentration », explique Pagan. « Nous réfléchissons à la composition, au mouvement de l’œil, à la digestibilité de cette image. Le contraste et la séparation des couleurs sont très importants pour guider l’œil et améliorer les détails que nous obtenons à partir de longueurs d’onde spécifiques, car ces longueurs d’onde capturent les températures, les compositions, etc.. Cela raconte une partie de l’histoire. »
Ce processus peut prendre une heure pour des images plus simples d’une seule comète, ou plusieurs semaines, selon la taille et la complexité. Depasquale et Pagan ont travaillé sur des images des piliers de la création et des falaises cosmiques, des photos qui montrent des parties géantes de l’espace. Les Piliers de la Création montrent des structures de gaz de cinq années-lumière tandis que les Falaises Cosmiques montrent la naissance d’une étoile géante. Ces grandes images nécessitent d’assembler une mosaïque.
« Vous avez beaucoup plus de filtres avec lesquels travailler et vous avez du temps à consacrer à leur examen pour vous assurer que vous utilisez les meilleurs. Vous ne vous contentez pas de prendre tous les filtres et de vous dire, je vais tous les utiliser bon gré mal gré et sans penser à la façon dont ils s’empilent les uns avec les autres », dit Pagan. « Parce que c’est comme mélanger un tas de peinture : elle peut devenir brune. »
Mais parfois, les images ne sont pas simplement colorées en fonction de différentes longueurs d’onde. Si les scientifiques souhaitent montrer deux aspects distincts d’une image, par exemple, ils peuvent en colorer un en rouge et un en bleu, comme un code couleur.
Peter Thomas est un géologue planétaire de l’Université Cornell qui a travaillé sur des images, telles que les lunes de Saturne, en examinant la mesure de la forme des objets, la couleur et la luminosité pour déterminer la composition.
« Cela devient arbitraire. Si vous publiez ces choses, vous devez expliquer exactement quelles longueurs d’onde ont été réalisées et pourquoi », explique Thomas. « J’espère que ceux qui l’écrivent expliqueront exactement pourquoi ils ont pris deux longueurs d’onde et en ont fait une bleue et l’autre rouge pour différencier ce qu’ils recherchent. C’est un monde merveilleux à la fois d’art et de présentations scientifiques très spécifiques. »
Ce que les couleurs peuvent montrer
Ces images colorisées répondent à des objectifs scientifiques cruciaux. Différentes longueurs d’onde révèlent la présence de matériaux, la distance, la vitesse, la direction du mouvement, la pression, la température, etc.
Le Dr Heidi Hammel, astronome planétaire à l’Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA), travaille avec l’imagerie depuis les années 1980.
« Il y a beaucoup d’informations physiques sur un objet codées dans sa lumière, et donc si vous faites très attention aux longueurs d’onde de lumière dans lesquelles vous prenez vos photos, vous pouvez alors cartographier tous les autres types d’informations », a déclaré le Dr Hammel, faisant référence à des aspects tels que la pression, la température et la vitesse. « Nous pouvons aller sur les planètes de notre système solaire, mais nous ne pouvons pas aller vers des galaxies lointaines et nous ne pouvons pas aller vers des nuages de poussière dans d’autres parties de notre galaxie. La seule façon d’obtenir des informations détaillées à leur sujet est par la couleur. »
Depasquale a travaillé sur une image d’une nébuleuse appelée Cat’s Paw, où se trouve un nuage de poussière avec des étoiles.
« Lorsque vous avez un nuage de poussière devant une étoile, la lumière de cette étoile devient littéralement rougeoyante », explique Depasquale. « Et donc, quand nous avons ces images de Cat’s Paw, elle est juste pleine d’étoiles. Certaines d’entre elles sont au premier plan, d’autres à l’arrière-plan, mais beaucoup d’entre elles sont en quelque sorte intégrées dans la nébuleuse. Vous pouvez voir comment les nuages de gaz devant ces étoiles peuvent rougir la lumière de ces étoiles, car en général, la plupart des étoiles dans cette région devraient être de couleurs similaires, mais elles varient énormément en raison de la présence de gaz et de poussière. «
Tout en travaillant sur une image de la nébuleuse de la Tarentule avec des régions rougeâtres distinctes, Depasquale a expliqué que cela indique qu’une longueur d’onde très spécifique est présente : une poussière appelée hydrocarbures aromatiques polycycliques.
« C’est essentiellement comme de la suie dans l’espace et elle est légèrement réchauffée par la lueur des étoiles bleues et chaudes », explique Depasquale. « Il rayonne dans la lumière infrarouge. Nous pouvons ensuite le capter et le différencier des autres matériaux présents dans le nuage. Ainsi, la couleur joue un rôle important en vous montrant la répartition de la matière dans cette zone. »
Grâce à ces photos colorisées, les scientifiques découvrent l’espace tout en espérant encourager les gens à en apprendre davantage.
« Surtout à une époque où les gens sont si distraits, je pense que la couleur est très importante », déclare Pagan. « Nous parlons toujours du fait que nous disposons de quelques secondes lorsque quelqu’un fait défiler son fil d’actualité pour capter son attention avec une belle image. Vous avez vraiment besoin de cette touche de couleur, du contraste pour vous concentrer. Ensuite, j’espère, l’inspirer à vouloir en savoir plus. «
