Mercredi 14 Février 2018, les étudiants du cycle Univers ont découvert la spectroscopie. Après un exposé historique sur les pionniers et les fondements de la spectroscopie, magistralement animé par Francesco Lo Bue, ils ont manipulé les pièces maîtresses de la décomposition de la lumière, prisme , réseaux, spectrogoniomètre, mis à l’épreuve les lois de Kirchhoff du rayonnement, et observé les raies de Fraunhofer avec un spectrographe Lhires III (Shelyak instruments). Michel Verlinden, animateur du cercle Olympus, a présenté quelques caractéristiques des  spectres de différentes sources de lumière, dont celle de la lumière blanche, l’origine de l’absorption dans le Soleil et l’atmosphère terrestre, ainsi que quelques enjeux de la spectroscopie moderne.

Une expérience historique

Nos étudiants ont assisté à la capture du spectre d’une flamme de butane portée à 1300°C. Ils ont observé des bandes moléculaires en émission, les bandes de C2 (dicarbone), appelées bandes de Swan, du physicien et chimiste qui les a mises en évidence dans des spectres d’hydrocarbures. 60 s de pose avec du matériel de cuisine (une torche à butane pour les crèmes brûlées) ont suffi pour immortaliser ces raies. Des astronomes férus de science se sont rendus compte rapidement que les spectres des comètes présentent la signature des bandes de Swan. Notre expérience simple révèle ainsi l’efficacité de la spectroscopie: depuis le sol terrestre, il est possible de prouver la présence de matière organique dans des petits corps mouvants de quelques dizaines de km et situés à des distances astronomiques de la Terre. Et ce n’est pas tout ! Des spectrographes à très haute résolution ont permis de montrer que les comètes analysées ont deux origines, certaines ne semblant pas être nées dans notre système solaire. Les germes de la vie sur Terre ont peut-être été semés aussi dans d’autres systèmes planétaires ! Mais pour l’instant, rien n’est sûr, les observations ne sont pas suffisantes pour dégager des conclusions définitives.

Bandes de Swan (flamme de butane), CCD Atik

La bande centrale la plus intense donne à la partie compacte des comètes (coma)  une dominante verte. Combinée à la lumière d’autres raies dans le bleu et le proche UV, telles que les raies de C2/CH vers 4315 Angströms et CN (cyanure) vers 3880 A, cette bande confère à la coma une teinte verte ou bleue-verte.

Comète C2014 Q2 (Lovejoy)

Le carbone révélé dans les spectres de comètes

Le spectre d’une flamme de butane et celui de la comète C/2014 Q2 (Lovejoy) présentent des similitudes: on trouve dans les deux des bandes moléculaires de carbone moléculaire C2.

Bandes de Swann dans un spectre de la comète C/2014 Q2 Lovejoy obtenu par David Boyd

 

 

 

 

 

Téléphone : +32 65 37 38 40
Mail : astronomie@umons.ac.be
UMONS, 24, Avenue du Champ de Mars
Bât 6, 7000 Mons