La matière incandescente brille selon sa chaleur
Prends un morceau de fer et chauffe-le. D'abord, il devient rouge sombre, puis orange, puis jaune-blanc, avant de devenir éblouissant. Le matériau est toujours le même : seule la température a changé, et la couleur a parcouru toute une gamme. La surface d'une étoile fonctionne de la même façon : c'est du gaz brûlant, qui brille exactement selon sa chaleur.
Un corps chauffé n'émet pas sur une seule longueur d'onde, mais sur toutes à la fois, simplement dans des proportions différentes. Il existe une longueur d'onde qui porte le maximum d'énergie, et plus la surface est chaude, plus ce maximum est court : il passe de l'infrarouge au rouge, puis au jaune, au bleu et va jusqu'à l'ultraviolet. Ton œil mélange toute cette lumière en une seule teinte, déterminée précisément par la position du pic.
Maximum : c'est lui qui donne la couleur
Intensité lumineuse selon les longueurs d’onde : le maximum définit aussi la couleur
Pourquoi une étoile bleue est plus chaude qu'une rouge
Dans la vie quotidienne, une marque rouge sur un robinet signifie « chaud » et une bleue « froid », et cette habitude nous induit en erreur avec les étoiles. Pour les étoiles, c'est l'inverse. Le rouge indique que la surface n'était pas assez chaude pour déplacer le pic vers les courtes longueurs d'onde. À environ 3 000 degrés, une étoile est rouge. À 30 000 degrés et plus, elle est bleue. Toutes les autres couleurs se situent entre ces deux extrêmes.
La couleur ne dit rien de la taille. Bételgeuse, rouge, est une géante gonflée à côté de laquelle Sirius, blanc, semblerait être un point. Une teinte ne t'apprend qu'une seule chose : à quel point était chaude la surface qui t'a envoyé sa lumière.
Sur une telle échelle, le Soleil est une étoile plutôt froide. Il semble être la référence de la lumière uniquement parce qu'il est proche. Du point de vue de sa température de surface, il se situe dans le tiers inférieur de la gamme, et presque chaque point blanc-bleu brillant des constellations est au moins deux fois plus chaud que lui.
Le Soleil se situe à environ 5500 sur une échelle où la surface des étoiles les plus chaudes atteint 30 000 degrés et plus
Ton œil a du mal avec tout ça. Tu ne distingues les couleurs que lorsqu'il y a suffisamment de lumière ; quand elle manque, la partie de la rétine qui ne voit pas les couleurs prend le relais, et les étoiles ressemblent à des points blancs. Leur teinte apparaît sur les plus brillantes et se remarque davantage aux jumelles, qui recueillent plus de lumière. Et le scintillement aux couleurs de l'arc-en-ciel d'une étoile près de l'horizon n'est pas sa couleur, mais l'effet de l'air : il décompose le rayon comme un prisme.
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Sources
- Le mécanisme est le rayonnement thermique d'un corps chauffé et la loi de déplacement de Wien : plus la température est élevée, plus la longueur d'onde du maximum est courte. Les températures de surface sont tirées de la classification spectrale et arrondies
- on les mesure habituellement sur l'échelle absolue, qui diffère de l'échelle Celsius de 273 degrés. À une telle chaleur, cela ne change presque pas le tableau