Astrophotographie

L'astrophotographie, souvent appelée simplement astrophoto, voire encore plus radicalement AP, est une discipline de l'astronomie et de la photographie qui consiste à photographier des objets célestes.

Histoire

La première utilisation de l'astrophotographie est créditée à John William Draper le 23 mars 1840 pour un daguerréotype de la Lune, même si Louis Jacques Mandé Daguerre, inventeur du procédé photographique qui portera son nom avait fait l'année plus tôt une photographie de la Lune mais celle-ci n'était qu'une vulgaire tache floue.

La première photographie stellaire est quant à elle attribuée à Bond et Whipple, il s'agit également d'un daguerréotype mais de l'étoile Véga, principale étoile de la constellation de la Lyre. Ce cliché a été réalisé dans la nuit du 16 au 17 juillet 1850 avec la lunette de l'observatoire de l'université Harvard à Cambridge.

Le premier objet du ciel profond fut, quant à lui, photographié le 30 septembre 1880 par Henry Draper, le propre fils de John William Draper. Il s'agit de la grande nébuleuse d'Orion (M42) avec un instrument de 28 cm de diamètre sur une plaque photographique au collodion humide.

En même temps, en Grande-Bretagne, Andrew Ainslie Common, dans son observatoire à Ealing près de Londres réalise une photographie de M42 le 28 février 1883. Celle-ci révélera plus de détails que l'œil humain ne put en percevoir.
Ce cliché, qui est le résultat d'une pose de 60 min a été fait au foyer d'un télescope de type Newton de 91 cm de diamètre et valut à son propriétaire la médaille d'or de la Royal Astronomical Society en 1884^[1].

En France, sous l'élan des frères Paul et Prosper Henry, qui avaient déjà réalisé des clichés du ciel à l'aide d'un instrument de leur fabrication, les 56 membres du congrès international d'astronomie tenu à Paris en avril 1887 décidèrent de créer la Carte du Ciel.
Cette entreprise, commencée en 1889 prit une soixantaine d'années et couvrit quasiment tout le ciel. 18 observatoires situés dans le monde entier se partagèrent un morceau du ciel et photographiaient systématiquement la bande qui leur était attribuée. Le projet s'arrêta officiellement en 1970.

En 1909, le célèbre télescope de 60 pouces (1,52 m) du mont Wilson a été mis en service.

Ce télescope équipé de plaques photographiques révolutionnaires enregistreront des astres 100 fois plus faibles qu'auparavant mais au prix d'une dizaine d'heures de pose réparties sur plusieurs nuits.

En 1918, un autre télescope de 100 pouces (2,54 m) sera installé à côté et ces deux instruments, alors les plus puissants, serviront à prouver que les nébuleuses spirales, comme on les nommaient à l'époque, sont en fait d'autres galaxies et n'appartiennent pas à notre Voie lactée. C'est le célèbre astronome Edwin Hubble en 1924, qui à l'aide de ces mêmes télescopes prouvera ce fait en découvrant des céphéides dans les nébuleuses M31 (la Galaxie d'Andromède), M33 (la Galaxie du Triangle) et NGC 6822 (la Galaxie de Barnard).

En 1949, au Mont Palomar, l'installation de deux télescopes géants pour l'époque révolutionnera une fois de plus la photographie stellaire en offrant des clichés astronomiques d'une précision si grande qu'ils sont encore utilisés de nos jours. Il s'agit du télescope Hale de 5 mètres de diamètre et d'un télescope de Schmidt de 1,22 m de diamètre célèbre pour avoir réalisé le « Sky Atlas » de 1950 à 1958.

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  Télescope de 2,54 m au Mont Wilson.

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  Télescope Hale de 5 m au Mont Palomar.

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  Télescope spatial Hubble en orbite terrestre.

Ces clichés étaient réalisés avec les toutes récentes plaques photographiques Kodak 103a, utilisées jusque dans les années 1980. Ces clichés montraient des étoiles 10 fois plus faibles que celles des clichés réalisés au mont Wilson mais avec seulement 30 min de pose.

Malgré tout, depuis les années 1970 et l'invention du capteur CCD par les laboratoires Bell Telephone en 1969, les plaques photographiques disparurent peu à peu des observatoires professionnels pour plusieurs raisons :

• Absence de réciprocité aux faibles éclairements ;
• Sensibilité accrue ;
• Linéarité photométrique ;
• Facilité de stockage de l'information.

Même si dans les mêmes années, des progrès avaient été faits dans le domaine des émulsions photographiques (hypersensibilisation) et dans les procédés d'amplification de la lumière, les années 1980 ont vu la mort de la photographie dans les observatoires professionnels.
Désormais, les capteurs CCD sont partout et le plus gros capteur CCD (en fait une mosaïque de 12 capteurs CCD élémentaires) est celui équipant le télescope CFHT (Canada France Hawaï Telescope) avec 100 millions de pixels^[2].

Dans la course ultime à l'image la plus parfaite, la plus précise et la plus lointaine, il a été décidé de construire un télescope qui serait complètement affranchi des turbulences atmosphériques et des caprices de la météo. Dans cette optique, le Télescope spatial Hubble a été lancé en avril 1990 afin d'étudier les confins de l'univers et d'apporter des réponses aux astronomes sur les galaxies et les quasars lointains.
Muni d'un miroir de 2,40 m de diamètre et opérant hors de l'atmosphère, il est capable d'enregistrer des astres aussi faibles que la magnitude 30 soit 100 fois plus faibles que le 5 m du Mont Palomar en 1949.

Catégories et techniques

Photographie de la galaxie d'Andromède

Photographie d'une Pleine-Lune

Photographie de la grande nébuleuse d'Orion

On peut distinguer plusieurs catégories d'astrophotographie selon le niveau de difficulté :

• L'astrophotographie lunaire, qui concerne la Lune ;
• L'astrophotographie planétaire, qui concerne les 7 autres planètes du système solaire et leurs satellites ;
• L'astrophotographie de ciel profond, qui, par opposition aux précédentes, s'intéresse aux objets célestes de faible magnitude, comme les galaxies, les nébuleuses, etc. ;

Photographie du ciel profond (Nébuleuse Nord Amérique)

• L'astrophotographie à grand champ, qui vise à la recherche d'astres errants tels que les comètes ou les astéroïdes ;
• La photographie solaire, qui étudie les changements d'apparence de la photosphère et de la chromosphère, en particulier l'évolution des taches solaires.

Photographie d'une éclipse solaire

De même, il y a plusieurs techniques d'astrophotographie :

• L'astrophotographie argentique, qui utilise les classiques pellicules photographiques, permet d'avoir un très grand champ ;
• L'astrophotographie numérique, basée sur l'emploi des très sensibles capteurs CCD, est bien plus utilisée dans le monde professionnel en raison de ses performances, et se répand progressivement chez les astrophotographes amateurs grâce à l'avènement des webcams (on parle aussi d'astrocam) et des appareils photographiques numériques.

Les planètes

Les planètes sont les objets les plus faciles à repérer, à observer et donc à photographier, mais en saisir les détails invisibles à l'œil nu est un peu plus difficile. Souvent la photo n'offre qu'un disque blanc de la planète en question. Photographier la Lune ne demande aucun autre matériel que votre appareil photo et votre télescope, le résultat offre toujours un luxe de détails. Le problème étant surtout de ne pas trop exposer la pellicule (ou le capteur CCD).

• Webcam : si vous disposez d'un portable et d'une webcam, utilisez-la pour prendre les planètes en photo. Les webcams, utilisées pour la première fois en 1998, s'avèrent très prometteuses et ne coûtent presque rien.
• Photo argentique

Techniques en astrophotographie

• Sur trépied
• Sur monture avec suivi manuel ou motorisé
  • au foyer
  • en afocale
  • avec une planchette équatoriale, dont la construction est accessible à tout bricoleur

Méthodologie en astrophotographie

• La Préparation
  • Mise en Station
  • Sélection de l'objet à photographier
  • Sélection de la technique et du capteur (Webcam, APN, CCD...)
  • Sélection de la focale (Grand Champ, Zoom, Télescope, Lentille de Barlow...)
  • Sélection du temps des poses (durée en secondes : 30 s, 60 s...)
  • Sélection des filtres
• La prise de vues
  • Le sujet : ces photos doivent être prises avec un temps de pose suffisamment long pour avoir les étoiles sur la photo, mais suffisamment court pour que celles-ci n'apparaissent pas sous forme de petits traits en raison de la rotation de la Terre. Pour cela, on peut se baser sur cette formule : temps de pose maxi (en secondes) = 40/F (focale en centimètres, non en millimètres)
  • Les darks : ce sont les photos prises avec le même temps de pose que les photos du sujet mais avec le cache sur l'objectif. Cela permet de révéler le signal thermique et une partie du bruit numérique.
  • Les flats : en français P.L.U. (plage lumineuse uniforme) : ces photos sont réalisées en mode "Priorité Ouverture" sur une surface uniformément éclairée, sans modifier notamment la mise au point. Cela permet de révéler le vignettage et les éventuelles taches dans le train optique.
  • Les offset : ce sont les photos prises avec le temps de pose le plus rapide disponible sur l'appareil photo numérique. Cela permet de révéler le signal de lecture du capteur.
• Le traitement
  • Prétraitement (organisation, sélection)
  • Traitement (alignement, addition...)
• Post-traitement (amélioration)

Bibliographie

• Patrick Lecureuil, Photographier le ciel en numérique, Vuibert, (seconde édition), 2010, (ISBN 978-2-3110-0218-8)

Liens internes

• Caméra d'astronomie

Liens externes

• Catégorie Astrophotography and CCD Imaging de l’annuaire dmoz
• Astrophotographie en amateur
• Astropixel.org : astrophotographie du ciel et de l'espace. Nombreuses photographies et images ccd de paysages nocturnes, de nébuleuses, de galaxies, ainsi que d'éruptions solaire.
• Explication du compositage d'images sur le site de DeepSkyStacker.

Notes

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