Pourquoi les images de l'espace sont si jolies

Mercredi 9 septembre, la NASA a rendu publique une époustouflante série de clichés pris par le télescope spatial Hubble, qui vient d'être rénové. En 2005, Daniel Engber avait expliqué comment les photographies de Hubble (qui sont en niveau de gris) étaient transformées en images aux couleurs saisissantes. Voici l'article d'origine.

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Une photographie prise par le télescope spatial Spitzer a été rendue publique lundi dernier. Sur l'image, 100.000 étoiles sont en train de naître, dans le lointain, au sein d'un nuage de gaz. On y distingue une étrange étendue d'un rouge très clair, sur fond d'étoiles bleu pâles et de brume vert-olive. Mais comment fait-on pour rendre ces photographies si jolies ?

Des équipes de spécialistes les apprêtent au mieux avant leur diffusion à grande échelle. Les télescopes de type Spitzer ou Hubble prennent des photos en noir et blanc en utilisant des filtres différents pour capter différentes longueurs d'onde de la lumière. (L'image de cette semaine est composite, c'est-à-dire qu'elle a été créée à partir de quatre photographies du même objet ayant été réalisées avec des filtres différents). Ces images partent ensuite vers la Terre via le «Deep Space Network», un réseau de grandes antennes installées dans le monde entier.

La taille des fichiers images du télescope Hubble peut atteindre 70 Mo, pour une résolution de 16,7 millions de pixels. Les données sont téléchargées à une vitesse comparable à celle d'une bonne connexion Internet.

Une fois arrivés sur Terre, les clichés sont consultés par les scientifiques au format FITS («Flexible Image Transport System»), protocole standard souvent utilisé par les astronomes. La plupart des scientifiques analysent les données sous cette forme: des images en différents tons de gris, qui correspondent à différentes longueurs d'onde de la lumière.

Pour transformer ces photographies en images «grand public», les scientifiques confient les fichiers FITS à une équipe chargée de les «vulgariser». Ces spécialistes (qui sont généralement des astronomes diplômés, passionnés par le graphisme et la photographie) travaillent alors à convertir les données initiales en images aptes à être publiées dans des communiqués de presse.

Ils commencent par convertir le fichier, afin de lui donner un format susceptible de convenir aux medias. Les données contenues dans les fichiers FITS, qui peuvent afficher une gamme d'environ 65.000 tons de gris, sont ainsi converties en fichiers standard, de format JPEG ou TIFF, en 256 couleurs. Ce procédé porte le nom trompeur d' «étirement» (ou «stretching») des données, et sa mise en œuvre est des plus délicates: il faut préserver les éléments importants et mettre en avant certains détails, afin de rendre le produit fini accessible sans dénaturer la photographie d'origine pour autant.

On attribue ensuite une couleur à chaque cliché pris en ton de gris. En réalité, chaque photographie représente déjà une couleur: la longueur d'onde de la lumière captée par le filtre utilisé lors de la prise. Mais il arrive que ces couleurs ne soient pas visibles à l'œil nu. (Le télescope Spitzer, par exemple, capte la partie infrarouge du spectre électromagnétique). Pour créer une photographie composite représentant l'ensemble de la gamme des couleurs visibles, un astronome sélectionne un cliché et le colore en rouge, applique du bleu sur un deuxième, et complète la série en en colorant un troisième en vert. Et c'est ainsi que la superposition de ces trois clichés donne une image en couleur. (Les écrans de télévisions et d'ordinateurs génèrent les couleurs de la même manière).

Parfois, l'équipe attribue de nouvelles couleurs à un cliché même lorsque ses couleurs d'origine sont visibles à l'œil nu. Prenons un exemple. Un télescope prend un objet en photo. La couleur de cet objet est constituée d'imperceptibles tons de rouge. En l'état, la photographie ne peut être publiée dans la presse; les spécialistes composent alors une image à l'aide de trois clichés (colorés en rouge, en vert et en bleu) superposés. Par convention, les pros de la «visualisation» tentent d'attribuer la couleur rouge à l'image ayant capté les plus grandes longueurs d'onde de la lumière, et la couleur bleu à celle ayant capté les plus courtes. (Cette classification reproduit les différences de couleurs du spectre visible).

Enfin, les images colorisées sont recadrées, puis on les fait pivoter (plus c'est spectaculaire, mieux c'est); on corrige ensuite les éventuelles erreurs techniques et autres imperfections disgracieuses. La majeure partie de ces travaux est réalisée avec Photoshop; un plug-in téléchargeable et gratuit du programme permet en effet aux spécialistes de convertir les fichiers de format FITS. (Les photographies d'origine prises par le télescope peuvent également être consultées en ligne; il est ainsi possible de créer son propre nuage de gaz coloré depuis chez soi).

Les photographies de l'espace ont connu des jours moins radieux. Le pionnier de la colorisation se nomme David Marlin. Il y a vingt ans, alors qu'il travaillait pour l'Observatoire anglo-australien de Sydney, Marlin eut l'idée d'utiliser les pellicules en noir et blanc et de colorer les filtres pour obtenir des visuels en couleur. Aujourd'hui, la discipline a son maître: le scientifique Zoltan Levay. Il travaille actuellement sur les images que nous adresse Hubble.

Daniel Engber,

Traduit par Jean-Clément Nau

Image de une: Photo Hubble Crédit: NASA/JPL-Caltech et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)