TESTEZ VOTRE INSTRUMENT SUR LES ETOILES DOULES

Le seeing traduit la qualité générale du ciel au cours d’une observation. C’est une caractéristique qui fluctue constamment en fonction de nombreux paramètres liés entre autre, à l’instrument (diamètre, mise en température, turbulence instrumentale…) et aussi aux conditions météo (transparence, turbulence atmosphérique…). Les mouvements des masses d’air dans l’atmosphère sont extrêmement nuisibles à la qualité des images. Et les effets de cette turbulence sont déjà visibles à l’œil nu : les étoiles scintillent et semblent parfois clignoter surtout celles qui sont proches de l’horizon. De la même façon, et à plus forte raison avec un instrument, les images des planètes ondulent plus ou moins lentement et les détails s’étalent et finissent par disparaître. Sur les étoiles, à fort grossissement, l’image normale des anneaux de diffraction, aussi appelée disque d’Airy (voir images), se déforme, bouillonne, s’étale et l’instrument finit par s’éloigner de sa limite théorique de résolution.

Le seeing s’exprime en seconde d’arc et correspond à la taille angulaire moyenne du plus petit détail visible ou plus exactement à la plus petite distance séparée par l’instrument. Mais à cause de sa nature plus ou moins aléatoire, le seeing varie énormément au cours d’une même séance d’observation. Par exemple, en début de soirée, l’atmosphère est toujours plus turbulente qu’en milieu de nuit. Estimer et reporter sur vos notes le seeing au cours d’une séance d’observation planétaire ou avant une série de photo, est très utile pour la comparaison des clichés ou des dessins. Par ailleurs, et plus concrètement, la connaissance du seeing vous aidera à juger de l’opportunité de faire un test efficace du pouvoir séparateur de votre instrument.

LE POUVOIR SEPARATEUR OU LIMITE DE DAWES

Le pouvoir séparateur théorique d’un instrument croît linéairement en fonction du diamètre de son objectif en suivant la célèbre formule :

Pouvoir séparateur (sec d’arc) = 120 / Diamètre(mm)

Celle-ci a été trouvée expérimentalement au XIX siècle par l’astronome W.Dawes. On l’appelle aussi la limite de Dawes. Elle s’exprime en seconde d’arc qui est une unité de distance angulaire.

60’’(seconde d’arc) =1’ (minute d’arc) et 60’=1°(degrés).

Pour exemple, le diamètre de la lune fait 30 minutes d’arc, le célèbre couple d’étoiles Alcor et Mizar dans la grande ourse est séparé de 12 minutes d’arc. Mizar est elle-même une double avec un compagnon à 14 secondes d’arc invisible à l’œil nu.

Mais revenons à notre pouvoir séparateur et prenons l’exemple d’un télescope 115/900. Le pouvoir séparateur théorique sera obtenu en divisant 120 par 115. Ce qui nous donne une résolution limite de 1.04sec. d’arc. Donc, avec un 115/900, les étoiles doubles séparées par une distance angulaire supérieure à 1.04’’ seront vues distinctement. Dans le cas contraire, le couple restera confondu en une seule étoile présentant un disque d’Airy avec les bords plus ou moins déformés.

Ces valeurs limites qui découlent de la formule de Dawes sont valables pour des étoiles doubles de magnitude 6 identiques avec une optique parfaite sous un ciel idéal sans turbulence. Mais, dans la réalité c’est une autre histoire ! . Les nuits parfaites sont rares et les occasions d’approcher la limite de résolution aussi ! C’est pourquoi, dans la pratique, le pouvoir séparateur effectif n’atteint presque jamais la limite de Dawes. Elle est même souvent doublée…

Beaucoup d’étoiles sont de véritables systèmes en interaction gravitationnelle. Comme ici avec Castor des Gémeaux. Théoriquement accessible aux petites lunettes, le compagnon parcourt une orbite en 420 ans et se trouve en ce moment à une séparation de 3.84 secondes d’arc avec un angle de position de 60°. Une vie d’observateur ne suffit pas pour voir la révolution complète. Cependant, l’amateur peut suivre les variations de distance et d’angle de certains couples plus serrés. C’est une discipline passionnante à laquelle les amateurs peuvent encore contribuer de manière significative !

Les étoiles doubles font partie des objets les plus fascinants à observer dans les petits instruments. Derrière une étoile apparemment seule se cache peut être à plus fort grossissement, un trésor… La séparation d’une étoile en deux composantes colorées, très serrées procure de grandes sensations, c’est la découverte d’un véritable bijou céleste aux couleurs éclatantes de contraste. Mais au-delà du spectacle magnifique qu’offre cette vision, l’observation des étoiles doubles peut constituer un test simple pour connaître le pouvoir séparateur effectif de son instrument pour la nuit en cours. Il suffit d’observer celles dont les séparations sont connues. Si les composantes sont clairement distinctes l’une de l’autre tout le temps, c’est que le seeing actuel est en dessous de la valeur de l’écartement détecté par votre instrument. Ainsi, en observant des couples de plus en plus serrés, il est possible de faire une assez bonne approximation du pouvoir effectif ou du seeing.

Si les conditions de seeing sont excellentes, vous pouvez pointer votre instrument vers des étoiles doubles encore plus serrées pour tenter d’atteindre des valeurs proches de la limite théorique de Dawes. Mais attention, le choix des étoiles doubles tests est très important notamment au niveau des écarts de magnitude entre les membres d’un système serré. En effet, la résolution devient très difficile lorsqu’il existe une différence de plus de 3 magnitudes entre l’étoile principale et son ou ses compagnons. Pour que le test de pouvoir séparateur soit le plus efficace possible, il est préférable de choisir des couples équilibrés et dont la magnitude ne dépasse pas 8. Inversement, ne choisissez pas des étoiles trop brillantes car si les composantes sont très rapprochées, elles resteront confondues en un seul disque plus ou moins allongé ou étranglé. Pour vous aider à choisir, un tableau présente en fonction de la saison, quelques exemples d’étoiles doubles pouvant servir de test du pouvoir séparateur.

L’observation des étoiles doubles est à la portée de tous les amateurs modestement équipés. Cependant, les étoiles doubles serrées qui vont vous permettre de tester le pouvoir séparateur sont beaucoup plus difficiles à résoudre et demandent une certaine expérience et surtout une nuit bien calme avec un très bon seeing. Aussi, si vous n’arrivez pas à dédoubler une étoile test qui pourtant a une séparation supérieure à la limite de Dawes, ne vous découragez pas, soyez patient et essayez un peu plus tard dans la soirée ou passez à une séparation légèrement supérieure. Pour séparer les couples rapprochés, il va de soit que vous devez utiliser des grossissements importants. Cependant, ceux-ci ne doivent pas dépasser environ 2 fois le diamètre de votre objectif exprimé en mm car au-delà, il n’y a plus vraiment d’amélioration du pouvoir séparateur. Par exemple, pour un 115mm il est inutile de dépasser ~250X et pour un 200mm le grossissement maximum applicable sera de ~450X. Il existe une formule empirique qui donne le grossissement minimum à utiliser pour résoudre une séparation donnée : X(grossissement) = 240/S(séparation en sec d’arc)

Si l’on veut séparer une étoile de 1 seconde d’arc (limite théorique d’un 115/900) selon la formule, le grossissement minimum à utiliser sera de 240X. Il va de soit qu’à ce niveau de grossissement, la qualité de l’optique est déterminante. Utilisez donc une gamme d’oculaires de bonne qualité.

Dans certains cas difficiles, pour mieux localiser le compagnon en regardant dans la bonne direction, il peut être utile de connaître l’angle de position formé par ce dernier et l’étoile principale (voir schéma). Si le couple résiste encore vous pouvez tenter l’astuce de la dernière chance en diaphragmant l’objectif de votre instrument. Cette manip. aura pour effet de déplacer légèrement les anneaux de diffraction du disque d’Airy et fera peut-être apparaître le compagnon jusqu’alors masqué.

Une étoile double se caractérise par la distance r (rho) entre les deux composantes, exprimée en secondes d’arc, et par l’angle q de 0° à 360° compté positivement à partir du Nord dans le sens trigonométrique direct. (sens contraire des aiguilles d’une montre)

QUELQUES LIENS SUR LES ETOILES DOUBLES

Pour plus de renseignements sur les étoiles doubles, vous pouvez consulter les sites Internet suivants :

Étoiles circumpolaires boréales :

Étoiles visibles en Hiver :

Étoiles visibles au Printemps :

Étoiles visibles en Eté :

Étoiles visibles en Automne :

L'astronomie pratique à l'usage des débutants