Pouvoir séparateur

Que signifie la résolution d’un télescope pour l’observation et comment la déterminer à l’aide d’une formule simple.

Le pouvoir séparateur d’une lunette est une variable importante. Il augmente lorsque l’ouverture de l’objectif augmente. Si le télescope possède une haute résolution, de fins détails des objets peuvent être détectés. Mais qu’est-ce qui se cache là derrière ?

Peut-être avez-vous déjà entendu le terme acuité visuelle (AV) chez votre opticien ? L’opticien est ravi lorsque vous atteignez une acuité visuelle optimale et il parle alors de AV 1,0. Cette valeur correspond à un pouvoir séparateur d’une minute d’arc. Nombreuses sont toutefois les personnes qui n’atteignent pas une aussi haute résolution, tandis que d’autres la dépassent quelque peu : ceci est dans la nature des choses et parfaitement normal.

Le pouvoir séparateur de l’œil nu est d’environ une minute d’arc le jour et d’environ 2 minutes d’arc de nuit. Votre œil vous permet même de voir déjà quelques étoiles doubles comme, par exemple, Alcor & Mizar de la Grande Ourse : l’étoile centrale du timon. Mizar, et sa petite compagne, Alcor, étaient déjà connues dans l’antiquité comme tests d’acuité visuelle.

Plus l’angle entre deux étoiles doubles ou des détails des planètes est étroit, plus on a besoin d’ouverture pour atteindre un pouvoir séparateur plus grand et séparer les objets. Le pouvoir de séparation de deux objets est souvent appelé acuité de distinction ou également minimum separabile.

Les grandes ouvertures des télescopes permettent d’atteindre un très grand pouvoir séparateur. Tandis qu’une lunette de 50 mm a une netteté de distinction d’environ 2,7 secondes d’arc, une lunette de 200 mm atteint déjà 0,7 seconde d’arc. Cette résolution permettrait à ces télescopes de séparer correctement deux étoiles qui sont tout aussi éloignées l’une de l’autre. Un facteur du pouvoir séparateur est également la taille des taches d’Airy qui se forment dans l'optique. En effet, plus la résolution d’une lunette est grande, plus les taches d’Airy apparaissent petites dans le télescope.

Le pouvoir séparateur est facile à calculer :

Pouvoir séparateur = 138 / ouverture du télescope en mm

Ce calcul est une formule selon Rayleigh et indique une acuité de distinction à laquelle un système d’étoiles doubles, par exemple, peut encore être séparé nettement en deux étoiles simples.

Pour certaines ouvertures de télescopes courantes, on obtient ainsi les pouvoirs séparateurs suivants selon Rayleigh :

• 60 mm = 2,3"
• 80 mm = 1,7"
• 100 mm = 1,3"
• 120 mm = 1,15"
• 150 mm = 0,92"
• 200 mm = 0,69"
• 250 mm = 0,55"

Il s’agit là bien sûr de valeurs théoriques que vous ne pouvez pas transposer à 100% à la pratique. En effet, le pouvoir séparateur d’un télescope est normalement limité, par la turbulence atmosphérique, à 1 seconde d’arc environ. Cela signifie que les télescopes ayant une ouverture de plus de 120 mm n’apportent pas de véritable avantage dans ce domaine.

Le pouvoir de résolution, également appelé pouvoir séparateur, indique la distance angulaire minimale devant séparer deux objets pour qu’ils puissent encore être détectés en tant que deux objets. La distance angulaire s’exprime en secondes d’arc ("), avec 1" = 1/3 600°.

Les étoiles doubles conviennent parfaitement bien pour servir d’objets test, en particulier celles où les deux composantes ont pratiquement la même luminosité. Il existe deux critères d’évaluation du pouvoir séparateur :

• Le critère de Rayleigh découle de la théorie de la diffraction : deux objets peuvent être observés séparément lorsque le maximum de l’un coïncide avec le premier minimum de diffraction de l’autre. Pour un système d’étoiles doubles, ceci correspond à la vision d’un 8. De la théorie de la diffraction découle, pour une longueur d’onde de 550 nanomètres (c’est-à-dire à la sensibilité maximale de l’œil humain) : pouvoir séparateur en secondes d’angle = 138 / ouverture en mm. Un télescope d’une ouverture de 120 mm voit donc sous la forme d’un 8 un système d’étoiles doubles dont les deux composants sont espacés de 1,15".
• Le critère de Dawes est une formule empirique reposant sur des observations. On peut ainsi également identifier une étoile comme étant une étoile double si elle a un aspect ovale, c’est-à-dire qu’elle ressemble plus à un 0 qu’à un 8. L’expérience montre que le pouvoir séparateur se définit de la façon suivante : pouvoir séparateur en secondes d’angle = 117 / ouverture en mm. Le télescope de 120 millimètres présenterait ainsi une étoile double à 0,9" sous la forme d’un objet ovale.

Techniquement, le pouvoir séparateur est ainsi défini par l’ouverture du télescope : plus l’ouverture est grande, plus les étoiles doubles ou les structures des planètes peuvent être proches, pour être encore détectées en tant que telles. Mais, dans la pratique, la turbulence atmosphérique (« seeing »), en particulier, est un facteur important qui limite souvent le pouvoir séparateur à une seconde d’angle. S’y ajoute le comportement thermique du télescope qui, pour l’observation, doit être adapté à la température ambiante.