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TESTEZ VOTRE INSTRUMENT SUR LES ETOILES DOULES

d.gif (152 octets)
 
triangle3.gif (843 octets) Le seeing
triangle3.gif (843 octets) Le pouvoir séparateur ou limite de Dawes
triangle3.gif (843 octets) Le test sur les étoiles doubles
triangle3.gif (843 octets) Comment procéder ?
triangle3.gif (843 octets) Quelques liens sur les étoiles doubles
triangle3.gif (843 octets) Exemple d'étoile double test
triangle3.gif (843 octets) Téléchargez le fichier Excel des étoiles doubles test
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Nouveau ! Découvrez le site de la commission des étoiles doubles de la SAF


L’observation des étoiles doubles est une discipline passionnante ! Mais au-delà du spectacle magnifique qu’offrent certains couples colorés tout juste séparés, l’amateur peut aussi y découvrir un bon moyen de tester le ciel et l’optique de son instrument. Le pouvoir séparateur effectif est une caractéristique importante qui détermine directement la finesse des images visibles dans votre instrument C’est aussi la distance minimale séparée (détectée) par votre instrument. Exprimé en seconde d’arc, il peut se "mesurer" simplement en observant les étoiles doubles


airy.gif (2760 octets)

Avec un télescope bien collimaté et des conditions météo parfaites, l’image agrandie d’une étoile montre un faux disque stellaire entouré d’un anneau de diffraction puis d’un deuxième moins brillant (image1). Par turbulence faible à moyenne (image2), les anneaux se chevauchent, se déforment mais restent encore détectables. Par turbulence forte (image3), les anneaux ne sont plus visibles et le disque stellaire augmente de taille.

 

LE SEEING

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…

 

zoom.gif (2721 octets)

Les images suivantes représentent l’aspect du même couple stellaire vu à travers des diamètres de plus en plus grands. A l’oeil nu (image1) : les composantes sont invisibles. Aux jumelles (image2) le couple n’est toujours pas résolu mais on distingue nettement que l’étoile est allongée. Au T 100 (image3) le couple est tout juste résolu. Au T 200 (image4) le couple est largement résolu et on peut remarquer que le compagnon semble lui-même boursouflé. Le T 300 (image 5) lève complètement le doute et révèle la véritable nature de cette étoile qui est en fait un système triple! Remarquez que plus le diamètre augmente, plus la taille du disque stellaire diminue
.
 

 


LE TEST SUR LES ETOILES DOUBLES

castor.gif (3323 octets) 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.


COMMENT PROCEDER

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.

pa_sep.gif (2223 octets) 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)

 


Effet de la perspective ou réalité d’un véritable couple lié par gravitation, les étoiles doubles sont des cibles de choix pour l’amateur désireux de connaître les possibilités réelles de son instrument. C’est aussi une discipline scientifique passionnante à laquelle les amateurs modestement équipés peuvent contribuer. Mais c’est avant tout l’occasion de se faire plaisir en contemplant les couleurs vives parfois très contrastées que présentent certains couples spectaculaires

 

QUELQUES LIENS SUR LES ETOILES DOUBLES

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

http://www.iap.fr/saf/cometdbl.htm
Commission des étoile doubles de la Société Astronomique de France (SAF)
http://www.obs-besancon.fr/www/sdg/etoiles.html
Les étoiles doubles et multiples de l’observatoire de Besançon
http://www.cyburban.com/~mrf/a_doublestars.htm
Observing double stars
http://www.cshore.com/royce/dso/
The double star observer
http://www.astroleague.org/al/obsclubs/dblstar/dblstar2.html
the astronomical league double star observing list
http://www.kingsu.ab.ca/~brian/astro/a200l16a.htm
Seeing double
http://www.chara.gsu.edu/CHARA/double.html
The double star library from CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy)
http://aries.usno.navy.mil/ad_home/wds/wds.html
The Washington Double Star catalog (WDS)

 

QUELQUES ETOILES DOUBLES POUVANT SERVIR DE TEST

Étoiles circumpolaires boréales :

Nom Const Mv A Mv B Sep Angle Date Notes
x Cep 4,6 6,6 8,21 274 1999 Facile, composantes colorées jaune et lilas
S320 Cep 5,6 8,8 4,6 131 1934 Dissemblable, couleurs bleu et orange
s Cas 5 7,1 3 34 1958 Joli couple, composante Bleue et verte
o Cep 5 7,4 2,8 222 1999 Composantes très dissemblables
m Dra 5,8 5,8 2,2 16 1999 Joli couple équilibré et serré
S2950 Cep 6,1 7,4 1,7 296 1960 Inégal, couleur jaune-vert
20 Dra 6,9 7,4 1,26 68 1999 Proche de l'écartement maximum
S2054 Dra 6 7 1,14 355 1968 Couple assez dissemblable
S460 Cep 5,5 6,3 0,64 132 1999 Écartement relativement stable
l Cas 5,3 5,6 0,56 190 1999 Écartement relativement stable
 

Étoiles visibles en Hiver :

Nom Const Mv A Mv B Sep Angle Date Notes
w Auri 5 8 5,35 358 1950 Joli couple inégal, compagnon faible et coloré
l Ori 3,6 5,6 4,41 43 1958 Belle paire à composantes inégales blanc-bleu
S572 Tau 6,5 6,5 4,03 194 1968 Couple faible mais bien équilibré
Castor Gem 2 2,9 3,76 62 1999 Couple brillant et spectaculaire
S369 Per 6,8 7 3,56 30 1958 Couleur jaune et bleu
S559 Tau 7 7,1 2,9 276 1964 Joli couple bien équilibré
33 Ori 6 7,3 1,9 24 1958 Couple serré, inégal, compagnon assez faible
52 Ori 6,2 6,2 1,35 211 1959 Couple équilibré de couleur jaune
32 Ori 4,49 5,82 1,05 40 1999 Écartement relativement constant
14 Ori 6 6,5 0,8 323 1999 Double serrée brillante, couleur dorée
 

Étoiles visibles au Printemps :

Nom Const Mv A Mv B Sep Angle Date Notes
z(2) Cnc 5,6 6,2 5,97 72 1999 Ensemble brillant, autre compagnon Mag 6 à 0,8"
p Boo 4,9 5,8 5,64 107 1957 Coloré jaune et bleu
g Leo 2,22 3,47 4,41 125 1999 Très beau couple brillant et coloré jaune-orangé
S1785 Boo 7,8 8,3 3,31 173 1999 Étoiles faibles de couleur orangé
e Boo 2,7 5,3 2,79 337 1971 Contraste coloré remarquable jaune et bleu-vert
m Boo 6,7 7,3 2,26 9 1999 Couple dissemblable, couleur jaunâtre
57 Cnc 6,3 6,5 1,46 317 1968 Composantes de couleur jaune
S1504 Leo 7,5 7,6 1,25 117 1973 Couple équilibré
z Boo 4,52 4,55 0,82 300 1999 Composantes brillantes et bien équilibrées
w Leo 5,87 6,53 0,56 81 1999 s'écartent de plus en plus
 

Étoiles visibles en Eté :

Nom Const Mv A Mv B Sep Angle Date Notes
95 Her 5 5,2 6,3 102 1974 Couple contrasté et coloré vert et rouge
36 Oph 5,1 5,1 4,91 146 2000 Couple équilibré et brillant, couleur orangée
a Her 3,5 5,4 4,6 104 2000 Magnifique contraste de couleur rouge et vert
70 Oph 4,2 5,99 3,79 147 2000 Contrasé, couleur jaune-orangé et rouge
S2404 Aql 5,8 7 3,48 183 1966 Coloration orangée, compagnon faible
e (2) Lyr 5,23 5,47 3,32 82 2000 Célèbre étoile multiple "double-double"
e (1) Lyr 5 6,1 2,57 350 2000 Epsilon1 et Epsilon2 sont séparés de 200"
t Oph 5,3 5,9 1,67 283 2000 Joli couple brillant, composantes presque égales
m (1) Sco 4,2 6,7 1,24 2 1970 Autre compagnon Mag 6,4 à 40"
l Cyg 4,85 6,07 0,9 6 2000 Difficile
 

Étoiles visibles en Automne :

Nom Const Mv A Mv B Sep Angle Date Notes
38 Psc 7,1 7,8 4,4 235 1958 Principale vue verte
65 Psc 6,3 6,3 4,3 116 1967 Composantes blanches et équilibrées
i Tri 5,3 6,9 3,9 71 1970 Double inégale, composante jaune et bleu
53 Aqr 6,4 6,6 2,9 337 1982 Composantes jaunes
z Aqr 4,4 4,6 2,1 191 2000 Composantes Bleu et vert
a Psc 4,3 5,3 1,87 271 2000 Composantes jaune-vert
S3050 And 6,5 6,7 1,69 335 2000 Composantes bien équilibrées
S186 Cet 6,9 7 1,12 60 2000 Composantes bien équilibrées
37 Peg 5,7 7,1 0,75 118 2000 Composantes jaune et bleu
52 Peg 6,2 7,3 0,68 320 2000 Difficile

 

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L'astronomie pratique à l'usage des débutants

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