AstroImagine - Société Astronomique de Genève

AstroImagine
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Partie 1 :
Astrophotographie
Par
Grégory GIULIANI
(Société Astronomique de Genève)

1. Introduction
L'astrophotographie est certainement lecomplément idéal à l'observation visuelle car elle permet
d'enregistrer et de conserver les images d'objets célestes. Grâce à une longue pose, on peut "fixer
l'invisible", la lumière d'objets très faibles étant accumulée sur la surface sensible de la pellicule
photographique. Par contre, l'observation visuelle permet de distinguer de détails sur la Lune ou les
planètes, qu'une photo ne pourra que rarement mettre en évidence.
Les bons résultats en photographie astronomique ne sont que le fruit d'une longue expérience acquise
au cours d'un long apprentissage fait d'échecs et de nombreux essais. Ne vous découragez pas si vos
premiers clichés ne donnent pas les résultats attendus. Ayez patience! Apprenez à mieux connaître
votre instrument, ne laissez pas la chance au hasard, un jour ou l'autre votre persévérance paiera.
Cependant, sachez qu'un instrument même modeste, arrive rarement au bout de ses possibilités.
L'astrophotographe débutant devra donc se fixer des objectifs dont la difficulté va croissant, et à
chaque étape, en fonction de l'appareil utilisé, il doit essayer d'aller toujours un peu plus loin. Nous
vous proposons quatre étape pour votre progression:
- Clichés sans télescope avec un appareil 24x36: rotation de la voûte céleste, éclipses,
conjonctions, comètes, ...
- Clichés avec un objectif en parallèle sur un instrument équatorial stable, motorisé et bien
entraîné: Voie Lactée, champs d'étoiles, ...
- Clichés à haute résolution de la Lune et des planètes par projection avec un oculaire,
- Poses longues en fixant le boîtier photo au foyer d'un télescope équatorial.
L'amateur, qui veut s'acheter un instrument pour se lancer sérieusement dans la photographie
astronomique devra faire attention à trois points très importants:
- la qualité de l'optique,
- la stabilité de la monture et du trépied,
- la précision de l'entraînement équatorial.
A cet effet, soyez attentifs aux publicités tapageuses qui annoncent que leur instrument est
extraordinaire; n'achetez pas sur un coup de tête mais prenez le temps de choisir votre futur appareil.
L'achat d'un télescope est un investissement à long terme, il serait fâcheux que vous achetiez un
instrument de mauvaise qualité qui ne vous procurera pas le plaisir attendu.
Le but de ce site web est de vous présenter les diverses techniques de l'imagerie astronomique et si
possible de vous aider à vous lancer dans cette tâche exaltante, pleine d'émotions et qui apporte de
nombreuses satisfactions.
2. Un bref historique...
En 1609, Galilée fut le premier homme à scruter le ciel avec une lunette de sa fabrication et vit ce
qu'aucun autre homme n'avait pu voir avant lui. Il découvrit que la Lune n'était pas lisse comme le
croyaient les anciens Grecs, qu'il y avait quatre satellites autour de Jupiter et que Vénus et Mercure
avaient des phases.
Ensuite Newton qui, en 1671,conçut et construisit le premier télescope connu sous le nom de
réflecteur. Il utilisa un miroir afin de récolter et de concentrer la lumière, au contraire de la lunette de
Galilée, qui utilisait des lentilles.
Il fallut attendre la nuit du 16 juillet 1850 pour que la première photo astronomique soit réalisée. Bond
et Whipple prirent un daguerréotype (la plaque photo de l'époque) de l'étoile Véga de la Lyre avec une
lunette de 38cm de l'université de Harvard.
Trente ans plus tard, Henry Draper, médecin new-yorkais et astronome amateur, photographia pour la
première fois une nébuleuse: la nébuleuse d'Orion (M42) en 51 minutes de pose avec un télescope de
28cm.
Le 28 février 1883, A.A.Common réalisa une nouvelle pose de 60 minutes sur M42 avec un réflecteur
de 91cm. Pour la première fois une photo montrait plus de détails qu'à l'oculaire des plus grands
télescopes. La photo astronomique entra de plein pied dans l'ère moderne.
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A la même époque, en France, les frères Henry construisirent un astrographe de 33cm afin de pouvoir
cartographier une partie du ciel visible depuis Paris. Les résultats remarquables obtenus avec cet
appareil furent présentés, en 1887 à Paris, aux membres du congrès international d'astronomie qui
décida d'entreprendre une cartographie complète du ciel. Le ciel fut divisé en dix-huits bandes de
déclinaisons qui furent attribuées à autant d'observatoires équipés d'astrographes semblables à celui
des frères Henry. Cette entreprise mondiale commencée en 1889 fut quasi terminée soixante ans plus
tard avec une collection de photos couvrant presque tout le ciel jusqu'à la magnitude 14.
Aux Etats-Unis, le télescope de 91cm de A.A.Common fut cédé à l'observatoire Lick par E.Crossley
(ce dernier l'ayant récupéré après la mort de A.A.Common). En juin 1896, il fut installé au sommet du
mont Hamilton, en Californie, où il se trouve toujours. En 1898, avec l'arrivée du nouveau directeur de
l'observatoire Lick, J.E.Keeler, le télescope fut équipé d'une nouvelle monture et d'un nouveau miroir
ouvert à F/D 5.8. Avec des temps de pose de l'ordre de 4 heures, Keeler obtint des clichés de très
bonnes qualités. Grâce à ces photos, les astronomes du début du siècle furent convaincus de l'utilité
des réflecteurs de grand diamètre.
Un nouveau pas fut franchi lors de la mise en service, en 1909, au mont Wilson (Californie) d'un
télescope de 1.52m. Avec les plaques photos d'alors, des étoiles de magnitudes 20 furent
enregistrées en une dizaine d'heures de pose, échelonnées sur plusieurs nuits. Neuf ans plus tard, le
célèbre télescope Hooker de 2.54m ouvert à F/D 5 fut aussi installé au sommet du mont Wilson.
Grâce aux travaux effectués avec le Hooker, E.Hubble découvrit la récession des galaxies.
A une centaine de kilomètres du mont Wilson se trouve un autre haut lieu de l'astronomie, il s'agit du
mont Palomar. En 1949, deux télescopes géants y furent construits. Le premier fut le télescope Hale
de 5m, qui de nos jours reste l'un des plus grands télescopes classiques. Il permit d'obtenir des
photos très détaillées des galaxies en seulement 30 minutes de pose avec des étoiles de magnitude
23. Le second instrument fut le fameux télescope de Schmidt de 1.22m ouvert à F/D 2.4 qui permit la
réalisation du "Palomar Sky Survey" entre 1950 et 1958. De nos jours, cet atlas est l'une des
principale source d'information pour les astronomes désireux d'identifier l'objet particulier de leurs
études.
Depuis 1960, la contribution de la photographie, dans la recherche astronomique, a très sensiblement
baissé. Ainsi sont apparues les fameuses caméras CCD beaucoup plus sensibles et beaucoup plus
rapides que les traditionnelles émulsions photographiques. Avec le VLT, les astronomes fleurtent avec
la magnitude de 30!
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3. Les conditions atmosphériques
Il faut savoir que les observations visuelles aussi bien que la prise d'images astronomiques dépendent
de l'état de l'atmosphère. Pour avoir une image de qualité, il est nécessaire d'obtenir une image
stable.
La pollution lumineuse:
Depuis Genève, la prise de photos de la Lune et des planètes ne pose pas trop de problèmes car ce
type de clichés s'accommode relativement bien de la pollution lumineuse "pas trop importante".
Cependant, il est impossible de réalsier des images du ciel profond car la qualité du fond du ciel étant
primordiale, ces photos ne supportent pas les lumières artificielles.
Pollution lumineuse de la vallée du Rhône. Le fond de l'image n'est pas noir!
La turbulence:
Ennemi numéro un de l'astrophotographe! C'est le brassage permanent des masses d'air en
mouvement, de températures différentes, dans l'atmosphère. Un moyen facile et efficace de juger la
turbulence à l'oeil nu est d'observer des étoiles brillantes situées au zénith, puis à 40 ou 50 degrés et
enfin à 20 ou 30 degrés au-dessus de l'horizon. Si les étoiles situées au zénith ou entre 40 et 50
degrés scintillent, la turbulence est forte et cette nuit sera peu propice aux observations ou aux photos
prises avec des focales supérieures à 500mm. Il faut donc savoir reconnaître l'importance de la
scintillation. Des variations rapides et accentuées sont le signe d'une forte turbulence. Par contre, des
variations lentes et peu marquées indiquent une faible turbulence. Seul un oeil exercé aux
observations visuelles saura faire ce genre d'estimation. Avec un instrument, il suffit de pointer une
étoile brillante afin de pouvoir distinguer les anneaux de diffraction (oculaire de courte focale) et
ensuite on utilise l'échelle suivante:
V. Images excellentes et immobiles; IV. Images bonnes: légère agitation et lentes ondulations; III.
Images moyennes: agitation assez rapide;II Images médiocres: agitation impotante; Images
mauvaises: bouillonnement d'ensemble.
Les turbulences peuvent provenir de plusieurs facteurs: les vents d'altitude ou au sol, une source de
chaleur proche, ... Un mur, une dalle en béton ou un chemin rocailleux ayant emmagasiné de la
chaleur toute une journée peuvent provoquer de fortes turbulences. Les meilleures images sont
obtenues après une forte averse, celle-ci purifiant l'atmosphère, ou en hiver par un froid sec.
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Le vent:
Attention, il peut gêner les observations et la prise de photos; tout dépend de la taille de l'instrument
utilisé et de la rigidité de la monture. Seule une appréciation visuelle de la turbulence peut petmettre
de savoir si la photographie est possible.
La transparence:
La pureté du ciel varie suivant qu'il y a de la brume plus ou moins dense, des nuages, de la poussière.
Ainsi la transparence du ciel n'est pas la même. Il est intéressant d'indiquer si cette transparence a été
jugée: Très bonne-Bonne-Assez bonne-Médiocre.
L'humidité:
Peut être très gênante surtout pendant les poses photographiques. La rosée peut se déposer sur les
optiques, surtout dans l'heure qui suit le crépuscule. Ainsi, il est nécessaire de protéger les surfaces
optiques avec un pare-buée (une feuille de buvard peut faire parfaitement l'affaire).
Le lieu géographique:
Pour faire de bonnes observations, il faut monter en altitude (aux environs de 800m) afin de disposer
d'un ciel plus pur qu'en plaine et de passer ainsi la couche d'impuretés la plus dense. Dans les sites
soumis à de grandes différences de températures journalières et où les vents sont violents de bonnes
images ne pourront jamais être réalisées! De plus, en altitude, nous bénéficions d'une transparence
rarement atteinte en plaine et l'humidité y est plus faible. Il faut éviter les sites où la pollution
lumineuse est importante. Ce sont donc pour ces raisons que les sites d'altitude sont privilégiés par
les astronomes.
4. L'astrophotographie sans télescope
Le matériel pour bien débuter en astrophotographie:
De très nombreux clichés astronomiques sont réalisables avec un simple appareil 24x36 muni d'un
objectif standard de 50mm de focale, en le dirgeant vers le ciel. Cet appareil devra néanmoins
posséder:
- la pose B, afin de pouvoir laisser ouvert l'appareil pour le temps de pose désiré,
- la possibilité de fixer un déclancheur souple, afin de ne pas créer de vibrations lors du
déclenchement de la prise de vue,
- une ouverture supérieure ou égale à 2.8, afin de récolter un maximum de lumière (plus le
rapport est faible, plus il est lumineux),
- la mise au point à l'infini,
- un trépied très stable.
Si toutes les conditions sont réunies alors les beautés de la voute céleste s'ouvriront à vous! Avec ce
type de photos, il est intéressant de composer avec la paysage naturel ou l'horizon encore éclairé par
les lueurs du Soleil couchant afin d'obtenir une image agréable à regarder. La qualité du premier plan
est primordiale, en particulier, de très belles photos sont obtenues dans la nature, surtout à la
montagne (cîmes enneigées, sapins) ou à la mer.
Dans certains cas, des clichés mieux cadrés et équilibrés seront obtenus avec un objectif grand
angulaire, notamment lors de la prise de clichés des constellations. Par contre, un objectif de 50mm,
équipé d'un doubleur de focale, ou mieux, un téléobjectif de 135mm ou de 200mm, permettra de
capturer plus de détails lors d'une éclipse ou d'un rapprochement planétaire.
On utilisera de préférence un appareil mécanique. Il est tout à fait possible d'utiliser des appareils
électroniques mais il faut faire attention à la consommation plus rapide de piles (surtout en hiver).
N'oubliez pas, chez tous les bons revendeurs photo, vous pouvez dénicher des boîtiers mécaniques
d'occasion! Lors de la prise de clichés, il est intéressant de caler votre appareil sur un trépied (ceux
qui sont prévus pour les caméras vidéos conviennent parfaitement car ils sont très stables). On peut
cependant très bien s'en passer et placer l'appareil sur un muret, un socle ou bien posé sur le sol et
calé avec des briques. Une autre précaution à prendre est de sortir son instrument environ une heure
avant la prise de clichés, afin de mettre en température l'appareil et ainsi d'éviter des turbulences
internes.
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