À quoi sert un télescope

Un œil géant qui capte la lumière

On croit souvent qu’un télescope, c’est une sorte de super loupe géante. Mais il n'y a rien de plus faux ! Son secret n’est pas de grossir les objets, mais bien de collecter leur lumière. Et ça change tout. 

Nous scrutons le ciel depuis la nuit des temps. Nous disposons pour cela d'un outil naturel : nos yeux. Jusqu'en 1610 et le perfectionnement de la lunette de navigation par Galilée, l'œil humain a été le seul outil à notre disposition, nous permettant de jeter les bases de l'astronomie.

Un œil, c’est déjà un petit télescope naturel. Notre pupille capte la lumière, la concentre sur la rétine, et notre cerveau se charge du reste. Nos yeux s'adaptant automatiquement aux variations de luminosité, nos pupilles sont capables de s'ouvrir jusqu’à 7 mm environ la nuit pour mieux capter les photons. Pas mal… Mais ce n'est rien en comparaison avec un télescope. Car si ’œil a un vaste champ de vision (presque 180°), il n'offre qu'une résolution limitée. Un adulte présentant une acuité visuelle de 10/10 est capable de distinguer un détail d'environ 1 mm à une distance de 3 mètres. Le télescope, lui, est plus “myope”. Une fois pointé vers le ciel, il révèle des détails avec une précision bien supérieure grâce à son pouvoir séparateur. Concrètement, cela correspond à sa capacité théorique à distinguer deux étoiles très proches — comme une étoile double — en les percevant comme deux astres distincts.

Le télescope, accumulateur de photons

Contrairement à une loupe ou à une lunette astronomique (qui utilisent des lentilles), un télescope à miroirs — ou réflecteur — se base sur la réflexion grâce à un système de miroirs, dont la fonction est de collecter et concentrer la lumière provenant des astres. Voici son principe :

• Le miroir primaire

Le miroir principal, situé au fond du tube, est concave. Sa surface réfléchissante fait converger les rayons lumineux vers un point précis, appelé foyer ou point focal. Plus le miroir est grand, plus il capte de lumière : sa capacité de collecte augmente avec le carré du diamètre (une ouverture deux fois plus grande capte quatre fois plus de lumière). 

Par exemple, un miroir de 200 mm de diamètre capte environ 4 fois plus de lumière qu’un miroir de 100 mm. Un télescope de 150 mm capte environ 500 000 fois plus de lumière qu'un œil.  Ainsi, il dévoile des astres si lointains qu’ils échappent complètement à notre vision. 

• Le miroir secondaire

Le miroir secondaire est plus petit et placé dans le trajet de la lumière. Son rôle est de rediriger la lumière concentrée vers un point d’observation (l’oculaire, un capteur photo ou une caméra).

Selon la conception du télescope :

• • Dans un Newton, il renvoie la lumière sur le côté du tube.

  • Dans un Cassegrain, il la renvoie vers l’arrière, à travers un trou percé au centre du miroir primaire.

Voyons à présent le principe de fonctionnement. Les rayons lumineux émis par les astres cheminent en ligne droite jusque dans le tube du télescope, où ils atteignent le miroir primaire. Ce dernier les réfléchissent et les concentrent vers un point focal nommé le foyer.
Puis le miroir secondaire intercepte ce faisceau et le dévie vers la sortie optique : l'oculaire. L’image ainsi formée est observée directement ou capturée par un instrument d’imagerie, caméra ou appareil photo.

À l'œil nu ou via un appareil photo, quelle différence ? 

La réponse tient en trois mots : le temps d'exposition. Un œil ne peut collecter les photons ou “exposer” qu’une quinzième de seconde avant d’envoyer l’image au cerveau. Alors qu'une caméra placée sur le porte-oculaire, elle peut accumuler la lumière pendant plusieurs dizaines de secondes, voire des heures. Résultat : il révèle ce que nos yeux sont incapables de percevoir.

Le télescope n’est pas un outil de grossissement, mais une machine à rassembler la lumière. Il prolonge nos yeux, les rend plus sensibles, plus patients, plus puissants. Avec lui, on ne voit pas seulement plus grand — on voit plus loin dans le temps.