TÉLESCOPES

L'observation astronomique menée depuis la Terre dans le domaine du visible et du proche infrarouge repose désormais sur les télescopes. Mais, sous l'appellation un peu désuète de « lunettes astronomiques » se rangent une série d'instruments d'importance historique considérable : c'est grâce, en effet, à la lunette de Galilée (fig. 1) que la conception du monde a évolué du géocentrisme ancien vers l'universalisme actuel ; les télescopes modernes ont ouvert des voies essentielles à la compréhension du monde physique, l'étude des réactions nucléaires postulées à l'intérieur des étoiles étant un stimulant considérable pour la physique des particules élémentaires ; l'observation astronomique a réussi à atteindre des régions de l'Univers si lointaines que leur description ne s'accommode plus des approximations admissibles dans notre voisinage ; enfin, en liaison avec les deux aspects précédents, l'homme a pu non seulement retracer l'histoire de l'Univers, mais même en dater les étapes jusqu'à s'interroger sur ce qui pouvait être avant le big bang initial (cf. big bang et cosmologie).

Les lunettes astronomiques

Galilée est le premier, au début du XVIIe siècle, à utiliser une lunette pour observer les astres. Il découvre notamment le relief lunaire, les phases de Vénus et les principaux satellites de Jupiter. Les lunettes de Galilée étaient équipées de deux lentilles en verre : la première... 

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Lunettes de Galilée

Dès l'automne de 1609, Galilée (1564-1642) s'applique à construire des lunettes et à les utiliser à des fins astronomiques. Celle du haut, constituée d'un tube en bois recouvert de papier, est munie d'un oculaire plan-convexe et d'un objectif biconvexe de 26 millimètres d'ouverture et... 

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Lunette de Galilée

Lunette de Galilée ; l'objectif O1 est supposé être une lentille simple. 

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Décrypter l'Univers lointain (1), P. Léna

L'observation de l'Univers lointain permet de remonter jusqu'à l'époque de sa formation. Pour en savoir plus, Pierre Léna, astrophysicien et directeur de l'École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France, répond à quelques questions concernant la quête scientifique des "... 

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On a pu épiloguer pour savoir si c'était l'invention d'un instrument qui amenait une découverte ou l'inverse. Dans le présent domaine, il est certain que la lunette n'a pas été inventée pour explorer l'Univers et que la gloire de Galilée a été d'avoir la curiosité décisive de l'employer à cela ; cependant, de nos jours, c'est le désir de découverte qui l'emporte et l'on souhaite construire des instruments – grands, on verra pourquoi – capables d'apporter des solutions à certains problèmes que l'on sait être cruciaux dans la compréhension de l'Univers (encore que plusieurs découvertes faites depuis les années 1960 grâce à des instruments nouveaux aient été totalement inattendues). Mais les limites technologiques sont là. La lignée des lunettes à lentilles, qui a débuté avec les 2 centimètres de diamètre de celle de Galilée, a culminé avec les 102 centimètres de celle de Yerkes à la fin du xix^e siècle. Ce sont les grands télescopes à miroirs qui ont alors pris la relève ; mais le plus grand des télescopes de conception « classique » – celui de Zelentchouk, en Russie, de 6 mètres d'ouverture – n'aura pas de successeur. Pour gagner en efficacité, il a fallu exploiter des méthodes nouvelles et mettre en œuvre des technologies inédites.

Principes optiques

On appelle habituellement lunette, abréviation de « lunette d'approche », un instrument dont l'emploi a pour effet de réduire la distance apparente des objets éloignés, ce que traduit aussi le mot télescope, adopté dans la plupart des autres langues, ou encore, jusqu'à un certain point, le mot allemand Fernrohr. D'ailleurs, lorsqu'on a construit, avec des technologies différentes mais sur les mêmes principes de base, des appareils destinés à l'exploration de l'Univers dans des domaines spectraux autres que celui de l'optique, on les a tout naturellement appelés « radiotélescopes », « télescopes à rayons X », « télescopes à rayons gamma », etc.

Un second usage s'est établi en français, consistant à réserver le nom de « lunette » à un instrument formé uniquement de lentilles, au travers desquelles la lumière se réfracte, et à appeler « télescopes » ceux dont l'organe essentiel est un miroir sur lequel la lumière se réfléchit. Cette distinction, dans d'autres langues, se fait par l'emploi des mots réfracteur ou réflecteur ajoutés au terme générique de « télescope », ou même utilisés seuls. C'est la solution la plus logique, et il est heureux que, à défaut de la disparition du mot « lunette », elle soit d'usage professionnel courant en France.

Dans leur emploi astronomique, lunettes et télescopes remplissent un double rôle :

– projeter une image des objets très distants sur un plan dit focal (ou une portion de sphère) accessible à l'observateur ;

– collecter sur leur surface d'entrée de l'énergie issue de chacun de ces points distants pour la concentrer en son image (quasi ponctuelle) dans le plan focal.

Le projecteur permet de reconstruire la disposition dans l'espace des points observés ; le collecteur permet d'accroître, dans le plan focal, l'énergie reçue par unité [...]

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