En juin 1889, environ un an avant sa mort prématurée, le brillant postimpressionniste néerlandais Vincent Van Gogh achève furieusement La nuit étoilée tout en séjournant au Monastère Saint-Paul de Mausole, un asile psychiatrique situé dans le sud de la France. La peinture dépeint un humble village niché entre la tranquillité bleue des collines ondulantes et un ciel magique rempli de nuages en forme de comète et d'étoiles roulantes de la taille de grandes roues. Même si Van Gogh n'a vendu qu'une seule peinture de son vivant, cette œuvre d'art inestimable est devenue une icône. Il y a capturé une merveille enfantine que les adultes peuvent reconnaître pour ceux qui ne se sont pas tenus dehors et ont été influencés par des étoiles scintillantes célébrant les frais généraux. De belles images de l'espace profond peuvent susciter une excitation similaire de la part des amateurs d'astronomie. Cependant, les photographes qui les produisent s'intéressent davantage aux étoiles lorsqu'elles sont paisibles.
La nuit étoilée (1889) n'était pas le seul tableau créé par Van Gogh représentant le firmament de la nuit. En fait, cette toile n'était pas sa préférée car elle n'était pas aussi réaliste qu'il l'avait initialement imaginé. Par exemple, un an plus tôt, il a produit La nuit étoilée sur le Rhône (1888) et Terrasse de café la nuit (1888). Ces deux éléments ont des éléments communs mais chacun est également unique - les versions antérieures incluent des personnes et les étoiles jouent un rôle diminué, par exemple. Néanmoins, ces trois œuvres ont captivé des millions et chaque jour des centaines d'amateurs d'art se pressent autour d'eux, dans leurs musées respectifs, se faisant des interprétations personnelles pour eux-mêmes et pour ceux qui écouteront.
Fait intéressant, ce qui rend l'art mémorable peut également conduire à des images astronomiques oubliables. Plus précisément, les feux d'artifice éblouissants de chacune des peintures de Van Gogh représentent des étoiles chatoyantes et scintillantes.
Nous vivons au fond d'un océan de gaz composé principalement d'azote (78%), d'oxygène (21%) et d'argon (1%) ainsi que de nombreux autres composants dont l'eau (0 - 7%), les gaz à effet de serre ou Ozone (0 - 0,01%) et dioxyde de carbone (0,01-0,1%). Il s'étend vers le haut depuis la surface de la Terre jusqu'à une hauteur d'environ 560 milles. Vu de l'orbite de la Terre, notre atmosphère apparaît comme une douce lueur bleue juste au-dessus de l'horizon de notre planète. Tout ce que nous observons qui existe au-delà de notre planète - le Soleil, la Lune, les planètes voisines, les étoiles et tout le reste, est vu à travers ce milieu intermédiaire que nous appelons l'atmosphère.
Il est constamment en mouvement, changeant la densité et la composition. La densité de l'atmosphère augmente à mesure qu'elle s'approche de la surface de la Terre, bien qu'elle ne soit pas du tout uniforme. Il agit également comme un prisme lorsque la lumière traverse. Par exemple, les rayons lumineux sont incurvés lorsqu'ils traversent des régions de températures différentes, se courbant vers l'air plus froid car il est plus dense. Puisque l'air chaud monte et que l'air plus froid descend, l'air reste turbulent et donc les rayons lumineux de l'espace changent constamment de direction. Nous voyons ces changements comme des étoiles scintillantes.
Plus près du sol, des vents plus froids ou plus chauds soufflant horizontalement peuvent également créer des changements rapides de densité de l'air qui modifient de manière aléatoire le chemin emprunté par la lumière. Ainsi, les vents qui soufflent des quatre coins contribuent également au tremblement des étoiles. Mais, l'air peut également provoquer un déplacement rapide de la focalisation des étoiles, ce qui les fait brusquement s'assombrir, s'éclaircir ou changer de couleur. Cet effet est appelé scintillation.
Fait intéressant, l'air peut être en mouvement, bien que nous ne puissions pas sentir ses forces de vent élevées au-dessus de nos têtes peuvent également faire trembler les étoiles. Par exemple, le courant-jet, une bande de courants mondiaux relativement étroits à cheval entre six et neuf milles, change constamment de position. Il souffle généralement d'ouest en est, mais sa position relative nord-sud reste dans un état de révision constante. Cela peut entraîner des conditions atmosphériques très instables qui ne peuvent pas être détectées au sol, mais le jet stream produira un ciel rempli de scintillements s'il coule sur votre emplacement!
Parce que les planètes sont plus proches que les étoiles, leur taille peut être considérée comme un disque plus grand que le décalage de réfraction provoqué par la turbulence du vent. Par conséquent, ils scintillent rarement ou ne le font que dans des conditions extrêmes. Par exemple, les étoiles et les planètes sont vues à travers des couches d'atmosphère beaucoup plus épaisses lorsqu'elles sont près de l'horizon que lorsqu'elles sont au-dessus. Par conséquent, les deux scintilleront et danseront lorsqu'ils se lèveront ou se coucheront parce que leur lumière traverse des quantités d'air beaucoup plus denses. Un effet similaire se produit lors de la visualisation des lumières d'une ville éloignée.
Le scintillement que nous voyons les nuits étoilées est agrandi des centaines de fois par un télescope. En fait, le scintillement peut réduire considérablement l'efficacité de ces instruments, car tout ce qui peut être observé est flou, déplaçant aléatoirement des taches de lumière. Considérez que la plupart des photographies astronomiques sont créées en maintenant l'obturateur de l'appareil photo ouvert pendant des minutes ou des heures. Tout comme vous devez rappeler à votre sujet de rester immobile pendant la prise de vue, les astronomes veulent que les étoiles restent immobiles, sinon leurs photographies sont également tachées. L'une des raisons pour lesquelles les observatoires sont situés au sommet des montagnes est de réduire la quantité d'air que leurs télescopes doivent parcourir.
Les astronomes se réfèrent à l'effet de la turbulence atmosphérique comme voyant. Ils peuvent mesurer son effet sur leur vision de l'espace en calculant le diamètre des étoiles photographiques. Par exemple, si la photo d'une étoile pouvait être prise avec une exposition instantanée, l'étoile apparaîtrait théoriquement comme un seul point de lumière car aucun télescope, à ce jour, ne peut résoudre le disque réel d'une étoile. Mais, prendre des images stellaires nécessite une longue exposition et pendant que l’obturateur de l’appareil photo est ouvert, le scintillement et la scintillation feront que l’étoile dansera et se déplacera. Étant donné que ses girations sont aléatoires, l'étoile aura tendance à créer un motif rond symétrique de tous les côtés de sa véritable position au milieu.
Vous pouvez le démontrer vous-même si vous avez un moment et êtes curieux. Par exemple, si vous prenez un crayon ou un marqueur magique attaché par une courte chaîne à une épingle qui est coincée dans un morceau de carton ou de papier très épais, puis déplacez l'instrument d'écriture sans retirer l'épingle, avec le temps, vous créeriez quelque chose qui ressemble à peu près à un cercle. Votre doodle circulaire en résultera car la chaîne limite votre distance maximale par rapport à la broche centrale. Plus la chaîne est longue, plus le cercle est grand. Les étoiles se comportent ainsi lorsque leur lumière est enregistrée sur une photo à longue exposition. Une bonne vision crée une courte chaîne optique (une mauvaise vue rend la chaîne plus longue), le véritable emplacement de l'étoile devient une broche centrale et l'étoile se comporte comme un instrument d'écriture dont la lumière laisse une marque sur la puce d'imagerie de l'appareil photo. Ainsi, plus la vision est mauvaise et plus la danse se produit pendant l'exposition, plus le disque qui apparaît sur l'image finale est grand.
Ainsi, une mauvaise vue fera apparaître des tailles d'étoiles plus grandes sur les photographies que celles prises pendant une bonne vision. Voir les mesures sont appelées demi-largeur pleine largeur ou FWHM. Il s'agit d'une référence à la meilleure résolution angulaire possible qui peut être obtenue par un instrument optique dans une image à exposition longue et correspond au diamètre de la taille de l'étoile. La meilleure vue fournira un diamètre FWHM d'environ quatre virgules (0,4) secondes d'arc. Mais vous auriez besoin d'être situé dans un observatoire à haute altitude ou sur une petite île, comme Hawaï ou La Palma, pour obtenir cela. Même ces endroits n'ont que rarement ce type de vision de très haute qualité.
Les astronomes amateurs sont également soucieux de voir. En règle générale, les amateurs doivent tolérer des conditions de vue des centaines de fois pires que les meilleures observées à partir d'installations astronomiques éloignées. C’est comme comparer un pois à une balle de baseball dans les cas les plus extrêmes. C'est pourquoi les photographies amateurs du ciel ont des étoiles dont le diamètre est beaucoup plus grand que celles des observatoires professionnels, en particulier lorsque les astronomes de basse-cour utilisent des télescopes à longue distance focale. Il peut également être reconnu dans des images à grand champ, à courte focale et non professionnelles lorsqu'elles sont agrandies ou étudiées à la loupe.
Les amateurs peuvent prendre des mesures pour améliorer leur vision en éliminant la différence de température entre les sources locales de chaleur et l'air au-dessus de leurs télescopes. Par exemple, les amateurs préparent souvent leurs instruments à l'extérieur juste après le coucher du soleil et laissent le verre, le plastique et le métal à l'intérieur atteindre la même température que l'air ambiant. Des études récentes ont également montré que de nombreux problèmes de vue commencent juste au-dessus du miroir principal du télescope. Il a été démontré qu'un courant d'air constant et doux passant sur le miroir primaire améliore considérablement la vision télescopique. Empêcher la chaleur corporelle de monter devant le télescope aide également et placer l'instrument dans un endroit thermiquement convivial, comme un champ d'herbe ouvert, peut produire des résultats surprenants. Les télescopes à face ouverte sont également supérieurs à ceux avec des miroirs primaires au fond d'un tube.
Les astronomes professionnels ont également des stratégies d'amélioration. Mais leurs solutions ont tendance à être extrêmement coûteuses et à repousser les limites de la technologie moderne. Par exemple, puisque l'atmosphère produit inévitablement une mauvaise vision, il n'est plus insensé d'envisager de placer un télescope au-dessus d'elle en orbite terrestre. C’est pourquoi le télescope spatial Hubble a été construit et lancé à partir de Cap Canaveral à bord de la navette spatiale Challenger en avril 1990. Bien que ce miroir principal ne mesure que cent pouces de diamètre, il produit des images plus nettes que n'importe quel télescope situé sur Terre, quelle que soit leur taille. En fait, les images du télescope spatial Hubble sont la référence par rapport à laquelle toutes les autres images télescopiques sont mesurées. Pourquoi sont-ils si vifs? Les images Hubble ne sont pas affectées par la vue.
La technologie s'est considérablement améliorée depuis la mise en service du télescope spatial Hubble. Pendant les années qui ont suivi son lancement, le gouvernement américain a déclassé sa méthode pour affiner la vue des satellites espions qui gardent un œil sur la Terre. C'est ce qu'on appelle l'optique adaptative et cela a créé une révolution dans l'imagerie astronomique.
Essentiellement, les effets de la vue peuvent être annulés si vous poussez le télescope ou changez sa mise au point dans la direction exactement opposée aux vilains causés par l'atmosphère. Cela nécessite des ordinateurs à haute vitesse, des servomoteurs subtils et des optiques flexibles. Tout cela est devenu possible dans les années 1990. Il existe deux stratégies professionnelles de base pour réduire les effets d'une mauvaise vue. L'un modifie la courbe du miroir primaire et l'autre déplace le trajet lumineux qui atteint la caméra. Les deux s'appuient sur la surveillance d'une étoile de référence près de la position que l'astronome observe et en notant comment la référence est affectée par la vue, des ordinateurs et des servomoteurs rapides peuvent introduire des changements optiques sur le télescope principal. Une nouvelle génération de grands télescopes est en cours de conception ou de construction qui permettra aux instruments au sol de prendre des photos spatiales qui rivalisent avec le télescope Hubble.
Une méthode comprend des centaines de petits pistons mécaniques positionnés sous et répartis à l'arrière d'un miroir primaire relativement mince. Chaque tige de piston pousse l'arrière du miroir très légèrement pour que sa forme change suffisamment pour ramener l'étoile observée au point mort et en parfaite mise au point. L'autre approche utilisée avec les télescopes professionnels est un peu moins compliquée. Il introduit un petit miroir ou objectif flexible situé à proximité de la caméra où le cône de lumière est relativement petit et concentré. En inclinant ou en inclinant le petit miroir ou la lentille à l'unisson opposé avec le scintillement de l'étoile de référence, les problèmes de vision peuvent être éliminés. Les ajustements optiques que l'une ou l'autre solution initie sont effectués constamment tout au long de la session d'observation et chaque altération se produit en une fraction de seconde. En raison du succès de ces technologies, d'énormes télescopes terrestres sont désormais considérés comme possibles. Les astronomes et les ingénieurs envisagent des télescopes avec des surfaces de collecte de lumière aussi grandes que des terrains de football!
Fait intéressant, les astronomes amateurs ont également accès à une optique adaptative simple. Une entreprise, dont le siège social est situé à Santa Barbara, en Californie, a lancé le développement d'une unité qui peut réduire les effets de la mauvaise vue ou des montures de télescope mal alignées. Les dispositifs d'optique adaptative de l'entreprise fonctionnent en conjonction avec ses caméras astronomiques et utilisent un petit miroir ou une lentille pour déplacer la lumière atteignant la puce d'imagerie.
L'astronome Frank Barnes III était également inquiet de voir quand il a produit cette image saisissante d'un amas d'étoiles et d'une nébuleuse située dans la constellation de Cassiopée. C'est une petite partie de la nébuleuse de l'âme, désignée IC 1848 dans J.L.E. Dreyer’s Landmark Second Index Catalog (IC) (publié en 1908 en complément de ses nouvelles compilations d’Index New General et First).
Frank a rapporté que sa vision était favorable et a produit des tailles d'étoiles avec une FWHM comprise entre 1,7 et 2,3 "sur chacune de ses trente et une expositions de trente minutes. Notez la taille des étoiles sur cette image, elles sont très petites et serrées. Ceci est une confirmation de voir assez bon!
Soit dit en passant, les couleurs de cette image sont artificielles. Comme de nombreux astronomes en proie à la pollution lumineuse nocturne locale, Frank a exposé ses images à travers des filtres spéciaux qui permettent uniquement à la lumière émise par certains éléments d'atteindre le détecteur de son appareil photo. Dans cet exemple, le rouge représente le sodium, le vert identifie l'hydrogène et le bleu révèle la présence d'oxygène. En bref, cette image montre non seulement à quoi ressemble cette région dans l'espace, mais aussi de quoi elle est faite.
Il convient également de noter que Frank a produit cette image remarquable à l'aide d'une caméra astronomique de 6,3 mégapixels et d'un télescope Ritchey-Chretien de 16 pouces entre le 2 et le 4 octobre 2006.
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Écrit par R. Jay GaBany
