Tout comme la musique, la lumière est riche de ses gammes mais la lumière n'est pas la seule information envoyée par les astres, il y a aussi les neutrinos et les ondes gravitationnelles.
Pour les neutrinos il faut des télescopes en immense bloc de glace antarctique ou de gigantesque citerne d'eau salée, les ondes gravitationnelles prédite par la relativité générale déforment l'espace temps et nous révèle des étoiles agonisantes en passe de devenir des trous noirs.
Les ondes radio
la détection des ondes radio n'est pas facile, l'atmosphère filtre les grandes et les petites longueur d'onde, pour les longueurs inférieur à 2 cm de longueur d'onde, c'est la vapeur d'eau qui absorbe le rayonnement, pour les ondes à 50 cm c'est l'ionosphère qui filtre ou réfléchit les ondes dans l'espace
Même un radio télescope spatiale ne serai pas suffisant car les particules chargées du vent solaire et du milieu interstellaire réfléchissent les rayons de longueur d'onde de15 km pour le vent solaire et de 300 km pour le milieu interstellaire
Beaucoup de parasite radio sont sur terre la FM AM GPS GSM TV etc... la fréquence autour de la raie de 21cm est protégée mais souvent parasité par des appareils mal construit qui polluent la bande interdite.
On utilise une technique de on/off qui utilise la source et une autre source ou il y aurai le vide la différence des deux signaux sont amplifié et analyser et pour se protéger des interférences on se met dans des vallées ,des cuvettes
Dans le domaines millimétrique et submillimetrique on utilise des bolomètres comme en infrarouge,les instruments de radio ne se détecte pas avec des grains de lumière mais par des ondes , ce champ électrique induit des courant électriques sur des récepteurs métalliques pour être amplifiés et mesurés
Les radioastronomes ne parlent pas de flux ni de puissance mais de température relatif au corps noir
Le spectre de source céleste est analysé en utilisant des filtres ou en multipliant le signal observé par lui même, retardé quelque peu, on peut aussi déterminé le spectre de la source ou en utilisant un dispositif acoustooptique ou le signal est envoyé sur un cristal piézoélectrique qui réagit en vibrant puis un rayon laser y est alors dévié dans une direction qui dépend de la fréquence du signal.
Pour construire une image il faut déplacer petit à petit le télescope on utilise donc plusieurs détecteurs mais on ne peut utiliser plus de dix à la fois, ceci est bien différent des pixels des ccd
L'interférométrie peut déterminer la taille ou la position des étoiles et on peut visualiser de l'imagerie à très haute résolution si on déplace les capteurs les uns par rapport aux autres.
Pour expliquer l'interférométrie nous allons prendre une image avec la musique en effet l'accord do sol si on peut utiliser un instrument sensible au sol et en multipliant les instruments on peut aussi prendre le sol et le si et en mesurant en simultanée on a donc l'accord
Pour une séparation donné des télescopes on résout une fréquence spatiale, quand on diminue la distance on un son plus grave et quand on les éloigne on a un son plus aiguë on a alors toute les notes possibles.
On utilise la rotation de la terre,en 24 un interféromètre fait le tour de l'autre par rapport a l'étoile et en modifiant les distances entre les deux instruments au fil des jours on a donc une image précise
L'infrarouge
Mise a part des longueurs d'onde de la lumière visible, l'atmosphère constitue un bouclier pratiquement infranchissable et ne permet pas d'exploiter ces longueurs d'onde au sol, seuls quelques fenêtres dans l'IR proche permette d'exploiter le ciel
L'absorption atmosphérique n'est pas le seul problème ,un énorme bruit de fond est présent, car tout ce qui est chaud émet de l'IR, y compris les instruments, pour diminuer cet effet, on utilise des diaphragmes, on construit des miroirs secondaires, des miroirs en béryllium
on utilise donc l'absorption alternée, le détecteur A donne la source, le détecteur B mesure le fond du ciel puis on inverse les rôles, en couplant les mesures dans les deux configuration on déduit l'émission de la source astronomique et on utilise le détecteur alternativement et rapidement l'objet à étudier et une zone vide situé plus loin de telle façon que la pollution soit identique, en pratique on bascule le miroir secondaire du télescope.
Dans les satellites la pollution est un million de fois moins grande, le télescope baigne dans un bain d'hélium liquide, sous vide pour éviter la condensation de l'air.
On a utiliser d'abord le thermomètre, thermocouple, le bolomètre, le germanium qui voit sa résistance électrique changé en fonction de l'IR comme le sulfure de plomb.
Les IR arrays comme les ccd qui nous donne les caméra IR ou le détecteur BIB plus sensible.
l'ultra-violet
l'extrême UV très énergétique, ce rayonnement nécessite, pour être détecter d'utiliser les techniques de détection des rayon X
Le domaine UV est généralement la technologie développé par la lumière visible qui est utilisé en leur apportant quelques modifications.
Les télescopes UV font appel à des miroirs avec de critère de qualité très supérieur, il faut que les surfaces n'excèdent pas des défauts de l'ordre du dixième de la longueur d'onde soit 10 nanometres.
Il faut assurer une bonne réflectivité de l'UV, ce rayonnement haute énergie est facilement absorbé, on a donc des miroirs en aluminium, des fluorures de magnésium, des carbure de silicium.
On construit des miroirs multicouches où chaque couche réfléchit une partie du rayonnement incident, l'épaisseur des couches est calculé pour qu'il produise une interférence constructive.
On utilise les photo cathodes, des CCD en visible on utilise des CCD de face, pour l'UV on ajoute une couche de phosphore fluorescent cette couche permet après absorption et émission par les atomes de phosphore de convertir les photons UV
Les rayons X
l'astronomie X a dû attendre l'ere spatiale pour se développer, l'atmosphère est opaque au rayon X, il faut dépasser les quarante kilomètres d'altitude pour pouvoir observer les rayons X de plus de 20 kev et plus haut pour les rayons X de plus basse énergie.
Les rayons X ne sont pas réfléchis par des miroirs habituels, on utilise donc des collimateurs,à l'aide de la lune on bloque petit à petit les photons émis au minimum de la source localisé, on utilise pour les astres une lune artificielle, on superpose au détecteur deux grilles non alignées, on met dans un satellite le détecteur qui tourne sur lui même ou se laisse dériver, le signal en provenance d'une source est modulé et cette modulation dépend de l'endroit ou se trouve la source dans le ciel.
On utilise aussi des miroirs rasant la source X qui ricoche et elle est donc déviée. En utilisant un microscope X et en inversent le miroir on a un télescope X. On peut utiliser l'oeil de homard, composé d'un tube de sections carrées disposé sur une sphère, les parois du tube réfléchissent le rayon X vers un détecteur sphérique situé à l'intérieur de la sphère principale
On peut utiliser la diffraction des rayons X pour obtenir un spectre précis
L'orbite de la lune cache une partie du ciel produisant des occultations par de nombreuses sources, on y ajoute des télescopes imageurs au télescope X, on a découvert des bursts qui est le bombardement des rayons cosmiques et la colère du soleil, car il n'y a pas de protection du champ magnétique terrestre.
Du compteur proportionnel utilisé des le début au colorimètre du futur les instruments sont variés et très différents des récepteurs habituelle utilisé en astronomie classique.
le rayon gamma
l'astronomie gamma est la plus difficile à mettre en oeuvre, il faut sortir de l'atmosphère, lutter contre un fond du ciel important, observer des sources très peu intenses.
Pour éviter le fond du ciel et si on place une enveloppe épaisse, tout va mal en pis, l'écran lui même,bombardé par une kyrielle de particules radioactive du ciel, devient radioactif et va se mettre a produire du gamma.
Il faut adopter le principe de mesures en anticoïcidence, on entoure le détecteur d'un autre détecteur en laissant une direction libre pour l'observation.
Comme second détecteur on utilise des plastique scintillants qui génèrent un signal lorsque une particule chargée la traverse
l'ordinateur de bord est alors prévenue de l'arrivée de la particule non désirée et qu'il n'appartient pas à la source.
Les scintillateurs de 100kev à 10 mev,des semi conducteurs plus performants ,des chambres à étincelles plus de 30 mev fonctionnant comme un capteur geiger, le drifts chambres sont les détecteurs.
le rayonnement Cherenkov pour plus d 100gev permet de détecter au sol les flasch lumineux .L'arrivée d'un photon de 300 gev conduit à l'émission donne un million de particules de photons de basse énergie, lors du flash de 100milionieme seconde, les particules sont dispersées dans un cercle de 100 m de rayon soit 7 photons au mètre carré.
les télescopes sont particulier, il peut être composé d'un tube, le collimateur qui devra être actif et permettre l'anticoïncidence,ou, des piles de détecteurs
Muni de son tube ou de sa pile, on peut observer et étudie le ciel et l positions des sources mais il faut limiter le fond du ciel.
Pour éviter le problème on exploite le techniques de modulation temporelle en observant l'évolution de la luminosité gamma qui passe derrière la lune ou la terre, ou en utilisant des grilles ou des collimateurs tournants par exemple deux grilles qui tournent à sens inverse, la variation avec le temps, de l'intensité des sources permettent de retrouver leur position dans le ciel. On peut utilisé des masques codés placé à l'ouverture du tube télescope, il projette leur ombre sur le détecteur à différents endroits pour différentes positions de sources gamma dans le champ de vue.
On peut utiliser l'effet Compton.
c'est technique sont moins précis que les télescopes des autres longueur d'onde
On cherche dans des lentilles avec des plans cristallins comme miroirs pour l'améliorer.
Le télescope sans lentille Fermi
Trop énergétiques, les rayons Gamma sont détecter comme certains accélérateurs de particules. Les photons Gamma incidents traversent un empilement de feuilles de conversion de tungstène provoquant une trajectoire du positrons et une trajectoire d'électrons ainsi transformés,ceci est suivie par des détecteurs au silicium qui deduisent la direction du photon incident, leur énergie en fin de course est mesurée dans un calorimètre à cristaux d'iodure de césium indiquant l'énergie du photon gamma, un système de scintillateurs permet de rejeter les rayons cosmiques gamma de même énergie.
Fermi à démontrer que au dessus de 1,2 fois la longueur de Planck, le monde obéit à la loi de la relativité d'Einstein mais Fermi n'a pas pour l'instant décelé de trace de matière noire comme par exemple l'émission Gamma à 511Kev produite par l'annihilation d'électrons et de positrons trahissant la présence d'antimatière dans cette figure le 100 Gev signifierait que la matière noire en est probablement à l'origine et on pourrait la découvrir au centre des galaxies.
Fermi permettra de déterminer si leur durée de vie est assez grande pour former de la matière noire tant recherchée à moins que l'on découvre dans les expérience de physique des particules avec le LHC par la collision de protons donnant des résultats sans détections, la matière noire ne réagissant pas au détecteur composé de matière, à moins que l'on face une détection directe avec de la matière noire en faisant reculer un atome avec des détecteurs qui s'améliorent rapidement.