astronomie (suite)

Photométrie stellaire

Elle est effectuée de nos jours presque exclusivement sur plaques photographiques préalablement étalonnées, ce qui suppose évidemment un petit nombre de déterminations absolues effectuées avec un photomètre classique. Moyennant une technique délicate, elle permet de mesurer avec une très grande précision l’intensité des radiations reçues d’une étoile.

Radioastronomie

L’observation des astres sur des longueurs d’onde centimétriques, décimétriques, métriques et même décamétriques, alors que les radiations visibles ne dépassent pas 0,5 µ, permet d’explorer l’Univers dans des conditions tout à fait différentes de celles qui sont utilisées en optique. Les enregistrements graphiques reçus, toujours difficiles à interpréter, nécessitent l’emploi de récepteurs de grandes dimensions, car le pouvoir séparateur de ces instruments reste, comme en optique, inversement proportionnel aux longueurs d’onde des radiations observées. En balayant très rapidement avec l’appareil récepteur toute une gamme de longueurs d’onde, on a pu mettre en évidence la progression de perturbations, ou sursauts, à travers les différentes couches de l’atmosphère solaire, ainsi que l’existence d’étoiles ayant des émissions radio-électriques considérables alors que l’aspect optique reste très faible (quasars), et également celle d’astres émettant des radiations à une cadence très régulière (pulsars).

Matériel astronomique

Les principaux instruments d’optique utilisés en astronomie sont :
— soit des collecteurs de lumière (lunettes ou télescopes), installés sur une monture équatoriale, c’est-à-dire tournant autour d’un axe parallèle à l’axe du monde, et entraînés par un mouvement d’horlogerie très précis avec une vitesse de un tour en 24 heures sidérales, pour que l’image d’une étoile, amenée au centre du champ de l’instrument, y reste malgré le mouvement diurne ;
— soit des analyseurs de lumière (photomètres, spectrographes, polarimètres, etc.) considérés comme des accessoires des grands instruments.

Les différents types de montures équatoriales, utilisés aussi bien pour les lunettes que pour les télescopes, ont pour objet de réduire dans toute la mesure du possible les porte-à-faux et les flexions qui sont inévitables, étant donné la non-verticalité de l’axe principal. Un instrument équatorial est en principe un instrument d’observatoire, exigeant une installation fixe (pilier en maçonnerie). Il est utilisé essentiellement pour effectuer des mesures différentielles sur des étoiles apparaissant simultanément dans le champ. On emploie pour les instruments de faibles et moyennes dimensions la monture allemande, qui exige l’emploi d’un contrepoids de masse variable et, symétriquement, celui d’une table d’observation permettant l’installation d’instruments auxiliaires (spectrographe, prisme-objectif, chambres photographiques supplémentaires, etc.). Pour les grands instruments, il existe plusieurs autres sortes de montures équatoriales :
— la monture dite « en berceau », qui est utilisée en particulier pour le grand télescope de 2,54 m du mont Wilson ;
— la monture dite « anglaise », employée en particulier pour l’instrument de l’observatoire de Paris, destiné à l’observation photographique de la carte du ciel ;
— la monture dite « en crapaud », utilisée en particulier pour le télescope de 1,50 m du mont Wilson.

Pour les observations sur le Soleil, dont le mouvement apparent ne suit pas exactement les lois du mouvement diurne, on utilise un télescope fixe à axe généralement vertical (tour solaire). Les images sont transmises dans le sous-sol par l’intermédiaire d’un cœlostat à double miroir installé à la partie supérieure de la tour : les positions relatives des deux miroirs varient avec la déclinaison du Soleil, qui change d’un jour à l’autre.

Les lunettes astronomiques ont des diamètres sensiblement inférieurs à ceux des télescopes, à cause de la difficulté de construire des objectifs à deux verres ayant les qualités optiques nécessaires. La plus grande lunette astronomique est celle de l’observatoire de Williams Bay, dans le Wisconsin (diamètre de 1,02 m et distance focale de 19,30 m). Celle de l’observatoire de Meudon, récemment transformée, a un objectif de 0,83 m de diamètre et une distance focale de 16,34 m.

Qu’il s’agisse de lunettes ou de télescopes, les champs de ces instruments sont très faibles, de l’ordre de quelques minutes d’arc. Pour obtenir des clichés à grand champ, on utilise un certain type de réflecteur, le réflecteur de Schmidt, qui se compose d’un miroir sphérique et d’un diaphragme placé en son centre de courbure. Pour corriger l’aberration de sphéricité, on place à la hauteur du diaphragme une lame de verre dont l’épaisseur varie du centre au bord. Cette épaisseur est calculée de telle manière que le chemin optique à travers cette lame compense l’aberration de sphéricité au prix d’une légère aberration chromatique. On arrive ainsi à des champs de 12° à 17°. Les grands observatoires sont tous munis d’au moins un réflecteur de Schmidt, qui complète les instruments plus puissants mais à champ très faible. Un progrès récent a permis de réaliser des lames correctrices qui donnent, au prix d’une déformation supplémentaire, des images planes au lieu d’images courbes.

Dans le domaine de la radio-astronomie, le collecteur de radiation est constitué par une portion de paraboloïde, généralement de grandes dimensions, recouverte d’un treillage métallique serré. Les radiations électromagnétiques reçues sont concentrées au foyer de ce paraboloïde, où se trouve un élément d’antenne rectiligne du type « dipôle », dont les dimensions déterminent la longueur d’onde de la radiation reçue. Cet élément d’antenne est placé longitudinalement suivant l’axe du paraboloïde.

Le pouvoir séparateur des instruments utilisés en radio-astronomie dépendant du diamètre de la portion de paraboloïde et des longueurs d’onde utilisées, on aura obligatoirement des appareils de très grandes dimensions. Le radiotélescope de Jodrell Bank, près de Manchester (Grande-Bretagne), n’a pas moins de 76 m de diamètre. Un autre radiotélescope de dimensions équivalentes est en service à Parkes, près de Sydney. Plusieurs radiotélescopes de 25 m existent à Dwingeloo (Pays-Bas), à l’université de Michigan (États-Unis), au Naval Observatory de Washington, etc. La plupart de ces grands radiotélescopes sont mobiles par rapport à un axe parallèle à l’axe du monde, ce qui pose de très délicats problèmes d’équilibrage, parfois difficiles à résoudre.