Espace astronomique (5).

Le développement de l’astronomie spatiale a été bien plus lent que
prévu, on peut en dire autant de tout ce qui touche à l’astronautique,
les politiques, les militaires et les « autorités morales » s’étant
liguées pour étouffer ce domaine.

Les progrès sont venus non pas de l’espace, mais de l’électronique.A
la fin des années 60 est apparu le CCD ou Charged Coupled Device. Au
début, les surfaces étaient minimes et le nombre de points de l’image
ou pixels (picture element) limité. Par contre, le CCD avait deux
qualités extraordinaires : Il était linéaire et sa sensibilité
dépassait de loin celle des plaques photographiques. Dès les années
80, le bruit de fond électronique était tombé à quelques électrons par
seconde et la sensibilité atteignait 80%. Sur 10 photons, 8 étaient
détectés, contre 1 ou 2 sur 100 pour la photo. D’un seul coup, la
sensibilité des télescopes augmentait d’un facteur au moins 50.

La linéarité permettait aussi d’accumuler des centaines d’images, dont
les pauses pouvaient se répartir sur plusieurs nuits. La linéarité
permettait aussi de soustraire tout ce qui était continu comme la
luminosité de fond du ciel ou qui relevait du hasard comme le bruit
électronique. Il suffisait de multiplier le nombre d’images accumulées
pour améliorer le rapport signal sur bruit d’un facteur égal à la
racine carré du nombre d’images. Le seul défaut des CCD était leur
petite taille de quelques millimètres quand les plaques
photographiques atteignaient 30 cm.

Mais là aussi la loi de Moore se fit sentir et l’on passa de quelques
centaines de pixels à des milliers, des centaines de milliers, des
dizaines de millions,…Les dernières caméra astronomiques assemblent
une mosaïque de circuits et dépassent le milliard d’éléments, soit une
surface sensible d’environ 30 cm de côté, donc équivalente à celle des
anciennes plaques photos. La photographie argentique en astronomie
n’est plus qu’une activité historique ou amateur. Ces derniers sont
d’ailleurs presque tous reconvertis au CCD.

La monté en puissance des CCD permit à l’astronomie terrestre de
gagner énormément en puissance. Elle était toutefois toujours
tributaire, pour son pouvoir séparateur, de la turbulence
atmosphérique.

La première tentative sérieuse pour s’en affranchir sans aller dans
l’espace fut la spectrométrie des tavelures qu’expérimenta son
inventeur, Antoine Labeyrie, au Mont Palomar. L’idée était la
suivante : Il se forme dans l’atmosphère des cellules de convection
d’une vingtaine de centimètres de diamètre qui agissent comme autant
de lentilles indépendantes. Quand le diamètre d’un télescope dépasse
celui des cellules de convection, il voit simultanément plusieurs
images du même objet : Une image pour chaque cellule. Bien entendu,
ces cellules sont portées par le vent et défilent donc devant
l’ouverture du miroir primaire du télescope. Le raisonnement d’A.
Labeyrie était donc le suivant : Si on réalisait des pauses assez
courtes, de l’ordre du centième de seconde, on pourrait « geler » le
défilement des cellules. Avec un très fort grossissement, chaque
cellule individuelle pourrait être séparée des autres au lieu d’avoir
une image brouillée superposant toutes les images élémentaires.

Il ne reste plus alors qu’à superposer toutes ces images minuscules
pour produire une seule image débarrassée de la turbulence
atmosphérique. Cette superposition se réalise avec une transformation
de Fourier. On peut l’effectuer par le calcul sur ordinateur après
avoir numérisé l’image ou, mettre une plaque photo avec les tavelures
au foyer d’une lentille convergente et illuminer avec un faisceau de
lumière parallèle. De l’autre côté de la lentille, au foyer de celle-
ci, un écran recueille l’image par transformée de Fourier, c’est
simple !

La technique marche, mais elle a deux défauts : La nécessité de «
geler » les tavelure ne permet d’enregistrer que des objets brillants
susceptibles de laisser une trace photographique en un centième de
seconde. De plus, le très fort grossissement réduit énormément le
champ de vision.

Pour ces raisons, cette technique a été abandonnée. Elle pourrait
néanmoins revenir dans quelques années comme on le verra
ultérieurement.

Y.B.