N’oubliez pas que lorsque vous écoutez la radio, regardez la télévision ou faites cuire votre dîner dans un four à micro-ondes, vous utilisez des ondes électromagnétiques. Les ondes radio, les ondes télévisées et les micro-ondes sont toutes des types d’ondes électromagnétiques. Elles ne diffèrent les unes des autres que par leur longueur d’onde. Les ondes du spectre électromagnétique varient en taille, des ondes radio très longues, de la taille d’un immeuble, aux rayons gamma très courts, plus petits que la taille du noyau d’un atome. Le spectre électromagnétique comprend les rayons X.
Lorsque les longueurs d’onde de la lumière diminuent, elles augmentent en énergie. Les rayons X ont des longueurs d’onde plus petites et donc une énergie plus élevée. On parle généralement des rayons X en termes d’énergie plutôt que de longueur d’onde. C’est en partie parce que les rayons X ont de très petites longueurs d’onde !
Les rayons X ont été découverts pour la première fois en 1895 par Wilhelm Conrad Roentgen, un scientifique allemand qui les a trouvés tout à fait par accident.
Il a pris une photographie aux rayons X de la main de sa femme qui a clairement révélé son alliance et ses os. Cette photographie a électrisé le grand public et suscité un grand intérêt scientifique pour cette nouvelle forme de rayonnement. Roentgen l’appela « X » pour indiquer qu’il s’agissait d’un type de rayonnement inconnu.
L’atmosphère terrestre est suffisamment épaisse pour que pratiquement aucun rayon X ne puisse traverser l’espace jusqu’à la surface de la Terre. C’est une bonne chose pour nous mais aussi une mauvaise chose pour l’astronomie – nous devons installer des télescopes et des détecteurs de rayons X sur des satellites ! Nous ne pouvons pas faire de l’astronomie à rayons X depuis le sol.
Comment « voit-on » en utilisant la lumière des rayons X ?
À quoi cela ressemblerait-il de voir les rayons X ? Eh bien, nous ne serions pas capables de voir à travers les vêtements des gens, quoi qu’en disent les publicités pour les lunettes à rayons X ! Si nous pouvions voir les rayons X, nous pourrions voir les objets qui émettent des rayons X ou qui empêchent leur transmission. Nos yeux seraient comme les films radiographiques utilisés dans les hôpitaux ou les cabinets dentaires. Le film radiographique « voit » les rayons X, comme ceux qui traversent votre peau. Il voit également les ombres laissées par les objets que les rayons X ne peuvent pas traverser (comme les os ou le métal).
Lorsque vous passez une radiographie à l’hôpital, un film sensible aux rayons X est placé sur un côté de votre corps et les rayons X sont projetés à travers vous. Chez le dentiste, le film est placé à l’intérieur de votre bouche, d’un côté de vos dents, et les rayons X sont envoyés à travers votre mâchoire, comme sur cette photo. Cela ne fait pas mal du tout – tu ne peux pas sentir les rayons X.
Parce que tes os et tes dents sont denses et absorbent plus de rayons X que ta peau, les silhouettes de tes os ou de tes dents restent sur le film radiographique alors que ta peau apparaît transparente. Le métal absorbe encore plus de rayons X – pouvez-vous voir le plombage dans l’image de la dent
Lorsque le soleil nous éclaire sous un certain angle, notre ombre est projetée sur le sol. De même, lorsque la lumière des rayons X nous éclaire, elle traverse notre peau, mais permet aux ombres de nos os d’être projetées sur le film et capturées par celui-ci.
Voici la photo aux rayons X d’une petite fille de 1 an. Pouvez-vous voir l’ombre de ce qu’elle a avalé ?
Rayon X d’une fillette d’un an montrant une épingle qu’elle a avalée
Nous utilisons des satellites équipés de détecteurs de rayons X pour faire de l’astronomie par rayons X. En astronomie, les choses qui émettent des rayons X (comme les trous noirs) sont comme la machine à rayons X du dentiste, et le détecteur sur le satellite est comme le film à rayons X.
Que nous montre la lumière des rayons X ?
De nombreuses choses dans l’espace émettent des rayons X, parmi elles, les trous noirs, les étoiles à neutrons, les systèmes d’étoiles binaires, les restes de supernova, les étoiles, le Soleil, et même certaines comètes !
La Terre brille dans de nombreux types de lumière, y compris la bande énergétique des rayons X. En fait, la Terre elle-même ne brille pas – seulement les aurores produites à haute altitude dans l’atmosphère terrestre. Ces aurores sont causées par des particules chargées provenant du Soleil.
Image de la Terre en rayons X (Crédit : Polar, PIXIE, NASA)
À gauche, la première image de la Terre en rayons X, prise en mars 1996 avec le satellite en orbite Polar. La zone d’émission de rayons X la plus brillante est rouge. Les particules chargées du Soleil qui provoquent les aurores boréales excitent également les électrons de la magnétosphère de la Terre. Ces électrons se déplacent le long du champ magnétique terrestre et finissent par frapper l’ionosphère terrestre, ce qui provoque l’émission de rayons X. Ces rayons X ne sont pas dangereux car ils sont absorbés par les parties inférieures de l’atmosphère terrestre.
De nombreuses choses dans l’espace profond émettent des rayons X. De nombreuses étoiles sont dans des systèmes d’étoiles binaires – ce qui signifie que deux étoiles orbitent l’une autour de l’autre. Lorsque l’une de ces étoiles est un trou noir ou une étoile à neutrons, de la matière est arrachée à l’étoile normale. Cette matière entre en spirale dans le trou noir ou l’étoile à neutrons et se réchauffe à des températures très élevées. Lorsqu’un objet est chauffé à plus d’un million de degrés, il émet des rayons X
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