Education : observatoire de Haute-Provence - Les télescopes et l'imagerie CCD
CHIMENES Katherine, HAMPTON-O'NEIL Léa, THIBAUDEAU Marion, VALREAU Audrey
1e S de l’École Active Bilingue Jeannine Manuelle
L’imagerie CCD est telle une « astrophotographie », elle permet de photographier l’espace, et d’en faire une carte précise. Nous avons été amenés à travailler en équipe sur le télescope de 80 cm, plus maniable que les autres présents à l’OHP. Avant de prendre les mesures, nous regardions sur Stellarium, logiciel nous permettant de voir quels éléments étaient visibles à travers le télescope, les galaxies ou planètes que nous voulions photographier.
En premier lieu, nous avons dû regarder les coordonnées sur Stellarium de l’objet voulu. Puis, nous fixions sur le logiciel relié au télescope la fréquence de mesure et le temps d’attente entre chacune des prises, pour avoir une plus ou moins grande amplitude de données. En tenant compte des coordonnées observées sur Stellarium, nous allions régler le télescope dans la bonne direction. Pour ce faire, nous nous divisions le travail en plusieurs parties : une personne restait dans la salle de mesures à attendre le « top » pour déclencher la prise de photos sur le logiciel relié au télescope ; une autre tournait la coupole pour permettre aux personnes tenant en main le télescope de le bouger plus aisément dans la direction voulue. Après avoir fixé le télescope dans une position semblant correspondre aux coordonnées observées sur Stellarium, trois personnes se plaçaient sur chacun des trois « pointeurs », pour vérifier si l’objet à photographier était bien centré, bien en vue. Une fois le tout réglé, certains d’entre nous restaient dans la salle du télescope pendant les deux minutes de prise de mesures, les autres rejoignaient la personne aux commandes de l’ordinateur. Les personnes aux côtés du télescope ne pouvaient pas bouger, pour éviter tout mouvement parasite, pouvant fausser les résultats.
Après avoir obtenu les résultats, nous choisissions l’image la plus nette, nous placions l’objet au centre de l’image, puis comparions nos données avec l’image de Stellarium. Nous avons choisi d’une part Saturne, la Lune, puis la Galaxie du Sombrero :
Observation de la Lune (à gauche) et de Saturne (à droite)
Nous avons vu 4 télescopes à l'Observatoire de Haute-Provence (OHP), ceux ayant des miroirs primaires de diamètres de 80, 120, 152 et 193 cm. Ces télescopes disposent de tubes fermés, alors que les nouvelles technologies permettent d'avoir de simples supports métalliques.
Il existe deux types de télescopes à l'OHP: l'un est utilisé pour la spectroscopie, l'autre pour l'observation simple ou l'imagerie CCD. Cependant, les deux ont le même fonctionnement de base : recevoir la lumière.
Tout d'abord, les télescopes sont utilisés de nuit, donc il n'y a pas beaucoup de pollution lumineuse et la plupart de la lumière reçue provient des étoiles. La lumière entre dans le tube et rencontre un premier miroir: c'est le miroir primaire. Ce miroir primaire, situé au fond du télescope, est constitué d'une feuille d'aluminium posée sur du verre, et fait 30cm d'épaisseur dans le cas du télescope de 193cm. La feuille d'aluminium n'est pas posée "sous" le verre, mais bien "sur", pour éviter toute réfraction due à un changement de milieu. Cette feuille d'aluminium est, qui plus est, posée avec soin, de manière très homogène pour éviter toute aspérité. Si ce miroir utilise l'aluminium c'est parce qu'il a une transmission maximale de 99.9%, c'est-à-dire qu'il a une grande réflexion ce qui permet de faire apparaître tout le spectre de lumière, même avec une lumière peu intense, comme celle des étoiles. Ce miroir est concave, donc les rayons réfléchis convergent en un seul point : un second miroir, le miroir secondaire. Ce miroir réfléchit les rayons qui sont donc à présent "concentrés" en une seule zone. Cette lumière convergée et réfléchie, ensuite, arrive soit dans notre œil (pour l'observation), soit voyage dans des fibres optiques pour être utilisée par des machines (spectromètres, caméras ou cibles CCD). C'est ainsi que l'image parvient à la caméra CCD, qui agit comme un appareil d'astrophotographie de 6 millions de pixels.
Schéma simplifié d'explication du fonctionnement du télescope Keck (ce télescope utilise un miroir primaire fragmenté en 36 segments, commandés par ordinateur). En jaune, le trajet de la lumière.
Le télescope de 193 cm pèse également 60 tonnes, ce qui lui assure une inertie nécessaire pour des captures par le CCD (le Charge-Coupled Device).
De plus, le CCD se trouvant à -96°C (température maintenue grâce à de l’azote liquide), cette régulation thermique très précise permet d’avoir une précision dans les mesures, car à chaque degré Celsius de plus, le bruit, ou nombre d’électrons parasites, double.
Quant au télescope, il tourne dans le sens inverse de la Terre et à la même vitesse. Le télescope possède un champ de vision et l’ouverture de l’objectif permet à l’obturateur de recevoir de la lumière pendant le temps de pose. De nos jours, le temps de pose maximal est de une heure. Ensuite, on utilise la numérique pour additionner ou superposer les différentes images obtenues. La cible CCD marche avec des signaux sur bruit. Cela nécessite donc un bruit de fond, sans cela, il y aurait une inertie de réponse. Pour avoir un meilleur rendu de l’image, après la capture et la superposition numérique, une modélisation des turbulences atmosphériques est également effectuée.
Ainsi, le CCD a permis d’obtenir des "photos" des corps spatiaux observés avec des détails qui étaient impossible de percevoir auparavant et avec une qualité impressionnante. De plus, le CCD a aussi été répandu dans les autres domaines de la photographie, en étant incorporé dans les caméras ou appareils photo.
En tant qu'observateur amateur, avant de prendre les photos, nous avions fait une recherche sur le programme Stellarium. Or, le fait de pouvoir prendre des photos de galaxies que nous avions cherchées nous a permis de comprendre comment se déroule le travail de l'astrologue qui modélise d'abord son hypothèse ou ses observations et qui vérifie ensuite, en observant. De plus, le fait d'avoir pu manipuler nous même le télescope nous a permis de réaliser sa fragilité mais aussi de se mettre en situation réelle et vraiment s'imaginer en tant qu'astrologue. La découverte d'objets comme des galaxies invisibles à l'œil nu grâce à un ordinateur fut une expérience assez incroyable. De surcroît, on ressent un certain sentiment de satisfaction lorsqu'on arrive à obtenir de bons résultats et une belle image, bien nette. On se sent plus proche de l'immensité de l'espace qu'on observe à l'œil nu. Cette expérience fut très enrichissante, tant au niveau des connaissances acquises, qu'au niveau du travail d'équipe, que nous avons effectué avec ce télescope.
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