La spectroscopie : lire la composition des étoiles

Le spectre d'une étoile

Une étoile comme le Soleil produit d'abord un spectre continu (elle est très chaude et dense en surface), mais ce rayonnement traverse ensuite les couches plus froides et moins denses de son atmosphère. Les atomes présents dans cette atmosphère absorbent certaines longueurs d'onde précises : le spectre observé depuis la Terre est donc un spectre de raies d'absorption superposé à un fond continu.

Identifier les éléments chimiques

En comparant la position des raies noires observées dans le spectre d'une étoile avec les raies connues des éléments chimiques (mesurées en laboratoire sur Terre), les astronomes peuvent identifier quels atomes sont présents dans l'atmosphère de l'étoile : hydrogène, hélium, sodium, calcium, fer, etc. C'est ainsi qu'on a découvert l'hélium dans le spectre du Soleil en 1868, avant même de le détecter sur Terre.

Autres informations tirées du spectre

Le spectre d'une étoile renseigne aussi sur :

• sa température de surface (la couleur dominante et la forme du spectre continu),
• sa vitesse par rapport à la Terre (grâce au décalage des raies, effet Doppler : raies décalées vers le rouge si l'étoile s'éloigne, vers le bleu si elle se rapproche).

Exemple concret

Le spectre d'absorption du Soleil montre des raies sombres appelées raies de Fraunhofer, nommées d'après le physicien allemand qui les a cataloguées dès 1814, bien avant qu'on en comprenne l'origine physique.

Piège classique

Un spectre de raies ne dit rien sur la quantité totale de matière d'une étoile ; il renseigne surtout sur la nature des éléments présents dans les couches externes traversées par la lumière, pas sur la composition du coeur de l'étoile.