Les outils de l'Astronome

Les télescopes : des yeux de titans

Le télescope fut inventé en 1671 par Isaac Newton à qui l'on doit notamment la théorie de la gravitation avec sa célèbre pomme. Mais c'est en 1757 et ce, grâce à l'invention de l'objectif achromatique par l'opticien anglais John Dollond, que les optiques astronomiques commencèrent à vraiment se perfectionner. En particulier, la mise au point à partir de 1754, des miroirs à base de plomb fortement dispersif a autorisé la construction de bons télescopes. Toutefois, le diamètre des lentilles ne dépassait pas 10 cm, ce qui limitait la taille des instruments. Par la suite, c'est à la fin du 18è siècle que furent mis au point les procédés de fabrication de verres de plus grande dimension. C'est Pierre Louis Guinand opticien suisse associé au physicien allemand Joseph Von Fraunhofer, qui permit cette avancée et donc la fabrication d'instruments de 25 cm de diamètre. Contrairement aux lunettes, qui sont composées de lentilles, le télescope possède un ou plusieurs miroirs. Il est aussi appelé réflecteur; quant aux lunettes elles sont appelées réfracteurs

Simplicité des principes des télescopes :

Un télescope réflecteur utilise un miroir concave pour capter les rayons lumineux émis par une étoile. Il réfléchit ceux-ci sur un miroir plus petit de surface plane, appelé le miroir secondaire, qui les réfléchit à son tour jusqu'à l'oculaire du télescope.

De nombreuses variantes ont été inventées pour cet instrument qui a servi à tant de découvertes astronomiques importantes.

Le Newton :

Dans la combinaison de Newton, un miroir secondaire plan, incliné à 45°, renvoie sur le côté l'image formée par le miroir primaire, vers un oculaire situé sur le côté du tube, ce qui permet un bon confort d'observation.

En 1663, le mathématicien écossais James Grégory fut le premier à proposer la formule du télescope; le mathématicien et physicien anglais Isaac Newton en construisit une première version en 1671. Dans ce type d'instrument, la lumière réfléchie par le miroir primaire concave doit être amenée à une position d'observation, en dessous ou sur le côté de l'instrument sans quoi l'oculaire et la tête de l'observateur occulteraient une grande partie du faisceau lumineux. Grégory contourna cette difficulté en interposant un miroir secondaire concave pour diriger la lumière vers l'oculaire.

Le Cassegrain :

Dans la combinaison de Cassegrain, le miroir primaire est percé d'une ouverture centrale. Le miroir secondaire renvoie la lumière à travers ce trou et l'image se forme en arrière du miroir primaire.

En 1672 le physicien et astronome français Jean Cassegrain inventa ce télescope utilisant un miroir secondaire convexe et non plus concave. L'astronome anglais William Herschel inclina le miroir principal et plaça l'oculaire de sorte qu'il ne fasse pas obstacle aux rayons incidents. Il a utilisé des miroirs de plus de 1,20 m de diamètre, logés dans un tube d'environ 12 m de long. Les miroirs de télescope étaient en général constitués d'un alliage de cuivre et d'étain.

En 1931, l'opticien allemand Bernhard Schmidt inventa un télescope à large champ (le Schmidt Cassegrain), dont le principe combine réflexion et réfraction. Le télescope de Schmidt incorpore une lame correctrice asphérique en verre, placée à l'entrée de l'instrument, dont le rôle est de corriger les aberrations optiques dues au miroir principal du télescope.

Le Coudé :

Dans le système Coudé, un jeu de miroir plan auxiliaire permet de former l'image dans un local séparé où se trouvent, à poste fixe, des appareils de mesure lourds et encombrants.

L'argenture des miroirs :

Les miroirs de télescope étaient en général constitués d'un alliage de cuivre et d'étain, jusqu'à ce qu'un chimiste allemand, le baron Justus von Liebig, découvre une méthode pour déposer un film d'argent sur une surface de verre. L'argenture des miroirs devint universelle, facilitant la construction des miroirs, et permettant leur réargenture à tout moment sans altérer leur forme. L'argent a été depuis supplanté par l'aluminium, qui garantit une durée d'utilisation supérieure. Le tout pour un poids infiniment plus faible que celui des miroirs en bronze de Newton !

LES ACCESSOIRES

Le chercheur :

Le chercheur est une petite lunette qui est placée sur le télescope. Il est utilisé pour repérer plus facilement les astres au moment des réglages du télescope. Plus le grossissement est fort, plus la zone observée est petite. Certains chercheurs sont réticulés. Le réticule est composé de deux axes gradués qui se croise et permettent ainsi de placer exactement l'objet observé au centre de celui-ci.

Les filtres :

Il en existe de toutes sortes : filtre solaire placé sur l'objectif du télescope pour observer le Soleil sans risque pour la rétine, filtre lunaire vissé sur l'oculaire pour atténuer la lumière de la Lune, filtres destinés à contrecarrer la pollution lumineuse d'origine terrestre, etc ...

La monture :

Il en existe deux types, azimutale, et équatoriale.

- La plus simple : la monture azimutale (appelée également monture altazimutale). Un trépied, avec un axe vertical et un axe horizontal et c'est tout ! Elle permet d'effectuer une orientation verticale et une rotation horizontale. Seule difficulté, ce type de monture ne permet pas de suivre très facilement la course des étoiles dans le ciel car vous devez alors agir simultanément sur les deux axes.

- Idéale en astronomie, la monture équatoriale permet de suivre les déplacements des planètes et des étoiles en n'agissant que sur un seul mouvement. Revers de la médaille : ce système ne fonctionne que si la monture a été correctement alignée sur le pôle Nord céleste (les astronomes appellent cette procédure d'alignement la "mise en station" du télescope). D'un maniement plus technique, cette monture offre des possibilités d'observation plus variées, plus précises et dans de meilleures conditions de confort. Elle permet également de faire des photos du ciel. Le fin du fin : la monture équatoriale motorisée, informatisée et équipée d'un GPS : mise en station automatique, repérage des étoiles automatique, pointage et suivi des étoiles automatiques ... très chic ... mais très cher ...

L'électronique et l'informatique :

La motorisation des télescopes permet un suivi automatique de très bonne qualité des astres observés. Ils équipent les petits comme les gros instruments et sont très appréciés par les astrophotographes.

A cela s'ajoute l'informatique, outil pratique et incontournable, en perpétuelle évolution. Cela simplifie la recherche des objets célestes grâce à un pointage automatique (fonction GOTO). Vous pouvez également commander les moteurs de votre télescope par l'intermédiaire d'un ordinateur. De même, vous pouvez contrôler directement depuis un ordinateur, par l'intermédiaire de logiciels spécialisés téléchargeables sur Internet, votre caméra astronomique CCD, ou bien votre webcam. Tout cela étant cependant limité par la qualité de la mise en station du télescope.

QUEL INSTRUMENT CHOISIR ?

Lors de l'achat, tous les paramètres sont à prendre en compte : qualité de la monture, type de télescope, oculaires, etc ... Mais le plus important, c'est ce que vous souhaitez faire avec cet instrument : observation visuelle uniquement ? astrophotographie ? planètes et Lune uniquement ? nébuleuses, galaxies et autres objets difficiles du ciel profond ? C'est cette réflexion qui détermine l'instrument dont vous avez besoin. Après ce n'est qu'une question de moyens financiers. Et surtout, n'oubliez pas que les conseils des astronomes amateurs du club le plus proche de votre domicile peuvent se révéler décisifs dans votre choix.

Voici les principales caractéristiques des instruments que vous pouvez rencontrer dans les revues spécialisées ou sur les fiches détaillant le matériel dans les magasins d'astronomie.

- F : c'est la distance focale de l'objectif, elle se mesure en millimètres (mm). Plus la focale est grande, plus vous pourrez grossir confortablement les images

- D : c'est le diamètre de l'objectif en mm. C'est le critère primordial : plus le diamètre est important et plus votre télescope vous montrera de choses.

- F/D : c'est l'ouverture de votre instrument. Ce paramètre est intéressant à prendre en compte : un rapport F/D inférieur à 5 est idéal pour observer et photographier les objets du ciel profond. Par contre, les amateurs d'observations et de photographie des planètes préfèrent un rapport F/D voisin de 10.

- G : le grossissement est obtenu en faisant le rapport des focales de l'objectif et de l'oculaire (G=F/f). Le grossissement est donc variable selon l'oculaire employé. Une bonne panoplie d'oculaires se limite en fait à 2 ou 3 oculaires : un oculaire fournissant un grossissement entre 30 et 60 fois, pour l'observation des astres du ciel profond. Un oculaire donnant un grossissement égal à 1,5 fois le diamètre l'objectif de votre télescope : ce sera votre oculaire passe-partout, celui dont vous vous servirez le plus fréquemment. Et enfin un oculaire, ou bien une lentille de Barlow, donnant un grossissement égal à 2,4 fois le diamètre de l'objectif de votre télescope : ce dernier oculaire sera réservé à l'observation à grossissement maximal des planètes et de la Lune les soirs où le ciel sera parfaitement transparent.

- Pouvoir séparateur : c'est l'angle au-dessous duquel on ne peut plus distinguer deux points séparés. Il est donné en radian ou en minutes d'arc. Ce paramètre, également appelé pouvoir de résolution, est directement conditionné par le diamètre de votre miroir : plus le miroir du télescope est grand et plus votre pouvoir de résolution sera élevé, vous permettant l'observation de détails très fins.

- La magnitude : Unité logarithmique utilisée pour mesurer l'éclat des objets célestes. Les objets brillants ont les magnitudes les plus faibles. Plus la magnitude de l'objet est grande plus l'éclat est faible. Une variation de magnitude de 5 correspond à une variation d'éclat de 100. La magnitude limite pour l'oeil nu est d'environ 6. La Lune a une magnitude de - 12, l'étoile Véga de 0,1.

- Avant d'acheter, il vous faut savoir quel type d'instrument choisir : lunette ou télescope, monture azimutale ou équatoriale, motorisée ou non ?

- La lunette convient parfaitement à l'observation des objets du système solaire (planètes, Lune). Elle offre généralement un excellent contraste des images et permet à un débutant de faire ses premiers pas. On distingue les lunettes achromatiques, qui ont tendance à générer des auréoles irisées autour des étoiles très lumineuses, et les lunettes apochromatiques où ce défaut est corrigé, partiellement ou totalement selon le prix que vous pourrez y mettre.

- Le télescope quant à lui, par sa puissance et son remarquable rapport qualité/prix, concerne plutôt l'observation d'objets lointains extérieurs à notre système solaire, comme les galaxies, les nébuleuses... Si les moyens le permettent, il pourra être motorisé et informatisé. Ce qui sera un plus non négligeable pour l'astronome amateur, sous réserve qu'il possède déjà une certaine maîtrise de l'observation du ciel.

Les plus grands télescopes du monde

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