Baquets de lumière

Ken Tapping, le 11 janvier 2012

Dans le ciel, cette semaine…

  • Cherchez la lumière zodiacale à l’ouest, peu après le coucher du soleil. On dirait la Voie lactée, mais, en réalité, il s’agit de la lumière que disperse une ceinture de poussière en orbite autour du Soleil.
  • Jupiter trône au sud durant la nuit.
  • Saturne apparaît à 1 h.
  • La Lune entrera dans son dernier quartier le 3 février.

Quand la nuit est noire et le ciel limpide, l’œil humain discerne jusqu’à 2000 étoiles sans aucune aide, parfois même l’arc d’argent de la Voie lactée. Avec des jumelles, le nombre d’astres visibles augmente de beaucoup et la Voie lactée se transforme en un foisonnement de menues étoiles, entrelacées de nuages de gaz et de poussière argentés. Le grossissement des jumelles n’en est pas la cause; on le doit simplement au fait que cet instrument capte plus de lumière, donc permet de mieux voir les objets ténus. Selon l’âge, la santé et d’autres facteurs, la pupille des yeux, qui s’adaptent à l’obscurité, se dilate jusqu’à 5 mm environ. Si l’on utilise des jumelles 7x50, qui grossissent sept fois et ont un objectif de 50 mm, l’œil captera donc environ 100 fois plus de lumière. C’est d’ailleurs ce qui a concouru au naufrage du Titanic : la nuit fatidique, les vigies n’avaient pas leurs jumelles sur eux.

À cause de la faible luminosité de la plupart des objets astronomiques observés, les télescopes sont conçus pour recueillir autant de lumière que l’autorisent la technologie et les fonds disponibles. Beaucoup d’astronomes amateurs possèdent un télescope dont l’objectif mesure jusqu’à 15 cm de diamètre. La plus grosse lentille en usage en astronomie a un diamètre de près d’un mètre. Toutefois, fabriquer de gros télescopes avec une lentille pour objectif pose un sérieux problème. En effet, la lentille doit être convexe, ce qui signifie qu’elle est plus épaisse au centre que sur les bords. Les grandes lentilles ont donc tendance à être très épaisses au milieu, ce qui les alourdit, et ce poids doit être soutenu aux extrémités, malheureusement minces. Il arrive que les lentilles supérieures à un mètre de diamètre se brisent sous leur propre poids. On ne peut y ajouter d’appuis pour supporter le poids, puisque la lumière doit passer à travers la lentille. Par chance, Isaac Newton a imaginé une solution. Au lieu de recueillir la lumière pour former une image avec une lentille convexe, il est possible de parvenir au même résultat avec un miroir concave. Les avantages sont considérables. Tout d’abord, puisque la lumière ne le traverse pas, le miroir peut s’appuyer contre une base robuste. L’objectif demeure la partie la plus lourde du télescope, qu’on se serve d’une lentille ou d’un miroir. Cependant, si la lentille doit impérativement se trouver au sommet de l’instrument, le miroir, lui, peut être placé à sa base, où le poids devient moins problématique. Grâce aux miroirs, les amateurs ont donc accès à un gros télescope à un prix raisonnable.

Les miroirs sont faits d’un seul bloc de verre ou d’un matériau analogue, et peuvent mesurer jusqu’à environ 5 m. Passé un tel diamètre, ils ont tendance à s’alourdir énormément et à se déformer sous leur poids. Néanmoins, nous avons trouvé une parade à ce problème. Désormais, il est possible de fabriquer de minces et légers miroirs, puis d’utiliser des vérins commandés par ordinateur pour en rectifier constamment la forme. On peut même fabriquer un grand miroir à partir d’éléments qui sont assemblés par la suite. Ces progrès ont repoussé la taille maximale des miroirs à un point tel que leur coût constitue désormais le principal facteur limitant. Des télescopes dont le miroir mesure jusqu’à 10 m de diamètre sont maintenant en usage et on a entrepris d’en créer un de 30 m. Si seulement Isaac Newton et les premiers astronomes comme Herschels, Cassini et Galilée voyaient les « baquets de lumière » à notre disposition aujourd’hui!

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

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