Carnet de bac

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 détails pourront être vus, les plus fins seront flous et donc non visibles à l'œil à travers le télescope. Un exemple de détail que les astronomes cherchent à distinguer est l’existence d’étoiles doubles. 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.

Inspiré du site de l’Observatoire de Paris

On appelle résolution l’angle limite α entre les lignes de visées de deux étoiles ponctuelles pour lequel on peut distinguer les deux étoiles (voir schéma).

On considère qu’il n’y a plus qu’une tache lorsque le centre de la tache image de la seconde étoile est sur la première extinction de la figure correspondante à la première étoile (voir illustration ci-dessous).

Le schéma ci-dessous rappelle le principe de la diffraction de la lumière par un trou circulaire de diamètre a. L’écart angulaire θ, exprimé en radian, sous lequel on voit le rayon r de la tache de diffraction est \(\displaystyle\mathrm{ θ =1,22 \frac{λ}{a} }\) , avec λ la longueur d’onde (en mètres) de la lumière émise par la source lumineuse et D la distance entre le trou et l’écran d’observation (également exprimée en mètres).

Donnée : Dans le vide, le spectre électromagnétique visible s’étend du violet (longueur d’onde d’environ 400 nm) au rouge (longueur d’onde d’environ 750 nm).

1. En lumière blanche, on observe une tache irisée dont le pourtour est rouge.
2. Les deux étoiles sont indiscernables lorsque l’écart angulaire entre les centres de leurs tâches est inférieur à \(\displaystyle\mathrm{ 1,22 \frac{λ}{a} }\).
3. Plus le diamètre du télescope est petit, plus sa résolution est bonne.
4. En remplaçant un filtre sélectif bleu à 400 nm par un filtre sélectif rouge à 600 nm devant l’objectif du télescope, le rayon r d’une tache centrale est théoriquement multiplié par \(\displaystyle\mathrm{ \frac{3}{2} }\) .