La longueur d’onde et la résolution

La plupart du temps, nos images semblent mieux résolues lorsque l’on utilise un filtre rouge. Ce constat pratique ne doit pas faire oublier qu’en réalité, c’est dans le bleu que la résolution optique est la plus importante…

En effet, ceci nous est rappelé par les lois de l’optique : la taille de la figure de diffraction, ou tache d’Airy, est d’autant plus grosse que la longueur d’onde augmente, c’est à dire, lorsque l’on va vers la lumière rouge.

Il est facile de le vérifier par l’expérimentation. Il y a quelques années j’ai photographié la figure d’Airy produite par mon excellent Mewlon 210 Takahashi de l’ultraviolet jusqu’à l’infrarouge, grâce à des filtres. Voici les résultats : 

Voici des images d’une étoile réelle (certainement Véga) à travers différents filtres, qui montrent avec exactitude l’aspect théorique de la figure de diffraction du télescope : un petit disque central avec un premier anneau de diffraction. La taille de ce disque est le premier paramètre qui détermine la capacité de l’instrument à résoudre de petits détails : en théorie, aucun détail plus petit que ce disque ne pourra être révélé par l’instrument (oui, je sais, il faut nuancer cette affirmation, mais une autre fois peut-être ;) ). Or, on voit très bien ici que la taille de ce disque varie très nettement suivant le filtre utilisé ! De la toute petite tache visible en UV à celle, très grosse en comparaison, du filtre infrarouge 780 nanomètres, on voit tout de suite que la capacité de votre télescope à résoudre des fins détails n’est pas la même suivant la couleur utilisée, et que de façon un peu contre-intuitive, elle est meilleure dans le bleu, et moindre dans le rouge.

D’accord mais alors pourquoi ne voit-on pas plus souvent des images très résolues dans le bleu ? 

Il y a plusieurs raisons à cela :

1. La turbulence affecte plus la lumière bleue que la lumière rouge
2. Les défauts optiques du télescope ont plus d’effet dans le bleu
3. Et de toutes façons, les détails visibles dans le bleu sur une planète peuvent être très différents de ceux révélés dans le rouge, ce qui fait que même si la résolution est meilleure, cela passera inaperçu.

Mais de temps en temps, le filtre Bleu va plus loin que le Rouge…

Si le télescope est bon et le seeing stable, le filtre Bleu doit faire mieux que le rouge. C’est une chose à laquelle j’ai souvent assisté au fil des ans et c’est loin d’être aussi rare qu’on le pense. L’année dernière par un petit matin très calme de fin d’été j’ai pu obtenir un exemple flagrant :

Sur cette comparaison la plus grande finesse de l’image B est sans appel. C’est ce qui arrive quand tout va bien, de l’état du ciel jusqu’aux réglages de la caméra ;). La comparaison avec l’image infrarouge à gauche est encore plus frappante : la perte de résolution par rapport à la lumière visible est bien visible…

Les images sont prises avec un télescope de 250 mm. Il ne s’agit pas là du plus gros diamètre accessible aujourd’hui à un amateur ; la différence de résolution entre B et R sera moins facile à voir avec des instruments plus puissants, mais elle se verra de temps en temps. D’un autre côté, avec de petits télescopes, cette situation risque d’être assez fréquente surtout s’ils sont optiquement très bons.

En conclusion, quand vous réalisez des images planétaires, n’oubliez pas de donner au filtre Bleu toute la place qu’il mérite. Trop souvent, le traitement d’image favorise le filtre rouge – au risque de perdre en résolution… !