La résolution d'un télescope

Tout n'est pas visible au télescope

Au lieu de voir des étoiles ponctuelles à travers un télescope, on voit des taches. La diffraction brouille les images astronomiques. Pour un diamètre donné d'un télescope, tous les détails ne seront pas visibles. Si les plus gros pourront être vus, les plus fins, seront flous, et donc non visibles à l'oeil ou à l'appareil photo.

Plus le diamètre sera grand, plus fins seront les détails visibles. On voit ici le deuxième intérêt d'avoir un grand télescope, en plus de la quantité de lumière collectée.

Résolution d'une étoile double

Plus le diamètre du télescope augmente, plus la tache d'Airy diminue. Au dessus d'un certain diamètre, l'étoile apparaît double !

Crédit : ASM/B. Mollier

Résoudre une étoile double

On cherche à observer une étoile double. Une étoile double est en fait un couple de deux étoiles. Elles peuvent être liées gravitationnellement. Elles tournent alors l'une autour de l'autre, et sont donc proches physiquement. C'est une étoile binaire. Plus de la moitié des étoiles de la galaxie vivent ainsi en couple. Albireo est un système binaire.

Cela peut aussi être uniquement un effet de perspective. Elles nous apparaissent proches l'une de l'autre, mais en fait, l'une est beaucoup plus proche de nous que la seconde. C'est un hasard si elles sont alignées. Alcor et Mizar, dans la constellation de la grande Ourse, sont un exemple d'étoiles binaires visuelles. Elles sont en fait séparées de 3 années-lumière !

Si ces étoiles sont très écartées dans le plan du ciel, pas de souci, on verra deux taches. Mais si elles sont très proches, leur tache commence à se mêler et on ne parvient plus à les distinguer l'une de l'autre.

Résolution d'une étoile double

Crédit : ASM/B. Mollier

Ce n'est pas la peine d'augmenter le grossissement en changeant d'oculaire ! Il n'y est pour rien. La diffraction ne dépend que de la taille du télescope. Il faut donc augmenter son diamètre pour augmenter sa résolution.

Résolution d'un télescope

La résolution d'un télescope est sa capacité à distinguer de fins détails.

On définit un critère quantitatif pour calculer la résolution d'un télescope. Il s'agit du critère de Rayleigh.

L'oeil parvient à distinguer une binaire à partir du moment où le centre de la première tache est au niveau du bord de la seconde.

Critère de Rayleigh

On distingue les deux étoiles lorsque le premier anneau sombre (surligné en rouge) se superpose au centre de la seconde tache d'Airy (croix verte).

Crédit : ASM/B. Mollier

On distingue donc une binaire à partir du moment où l'écartement $\alpha$ entre les deux étoiles est supérieur au rayon $\theta/2$ de la tache de diffraction.

$\alpha > \frac{1,22\lambda}{D}$

La résolution du télescope est donnée par la valeur limite $\frac{1,22\lambda}{D}$ . Il est impossible de distinguer des détails plus petits que cet angle.