Quels filtres utiliser pour Vénus ?

La prise en compte du spectre de Vénus nous permet de comprendre comment se comportent les différents filtres disponibles !

Après avoir discuté du spectre de Vénus, nous pouvons à présent jeter un oeil approfondi sur les filtres. On ne parlera ici que de ceux qui permettent de photographier la haute atmosphère, avec les fameux « marqueurs ultraviolet ».

Avant de commencer, voici une présentation des différents filtres en ma possession, ainsi que de leur bande passante. Les bandes passantes sont généralement disponibles en données constructeur, mais j’ai choisi de les revérifier à l’aide du Star Analyzer. Voici une description des filtres:

L’Astrodon UVenus: c’est le filtre ultraviolet « phare » du marché de ces dernières années, qui combine une bande passante efficace avec une transmission annoncée de près de 100%. C’est celui que j’utilise habituellement avec de très bons résultats.
Le Baader Johnson U: c’est un filtre UV construit selon les spécificités de la bande U du système photométrique UBVRI Johnson-Cousin. Il est beaucoup moins transparent (pic annoncé de 65%), et sa bande passante est légèrement décalée vers le bleu… et c’est un détail qui va avoir son importance ! ATTENTION ce filtre n’est pas celui vendu par cette marque sous l’appelation U-Venus, qui a la même bande passante que l’Astrodon (en moins transparent).
L’IDAS BE410: c’est un filtre « violet » qui a donc la particularité de passer à la fois l’ultraviolet et le bleu profond. Ce filtre est avant tout destiné à l’observation de la planète Mars. [voir note importante en fin d’article]
Le Wratten 47: bien connu aujourd’hui des photographes planétaires, le W47 est également un filtre violet, mais qui présente une deuxième transmission importante, dans l’infrarouge, et contrairement au BE410 il doit donc être utilisé avec un filtre anti-IR. Cela limite donc drastiquement sa capacité à utiliser sa transmission UV.
L’Edmund Optics 425/50 nm: c’est un filtre bleu profond de bande passante étroite, ne transmettant pas l’UV cette fois, également destiné à l’observation de Mars.
Et je rajoute aussi l’Astronomik B (type 2c), filtre bleu de bande passante large destiné à la trichromie RVB.
Voici les bandes passantes de tous ces filtres, mesurées par mes soins (certaines ont été modifiées à la main car il est compliqué de faire ce type de calcul avec le Star Analyzer en-dessous de 350 nm). A noter que la transmission du W47 est ici présentée avec le filtre IR-cut, celui que j’utilise est l’ancien L Astronomik (qui n’est plus commercialisé).

Présentés de cette façon, ces résultats ne nous disent pas grand chose sur les images que nous allons pouvoir obtenir sur Vénus grâce à eux.
Au printemps 2020, j’ai pu faire de nombreux tests dans de bonnes conditions à l’aide de deux caméras noir et blanc, l’ASI290MM et l’ASI183MM Pro. Voici quelques images:

Et maintenant voici les résultats:
– Comme on pouvait s’y attendre, les filtres violet et bleu transmettent une quantité bien plus importante de lumière. Les temps d’exposition unitaires était de l’ordre de la milliseconde, contre 5 à 10 pour les deux filtres UV (ce qui reste excellent !). Evidemment, la sensibilité des caméras est meilleure dans le bleu que dans l’UV. Mais est-ce la seule raison ?
– De façon inattendue, le Baader Johnson U donne une image systématiquement plus lumineuse que l’Astrodon UVenus ! La différence est faible (temps d’exposition identique, gain un peu moins élevé) mais surprenante a priori pour filtre qui présente près de 40 points de transmission en moins ! Comment l’expliquer ?
– Du côté des filtres violet et bleu profond, le match est plus compliqué. Tour à tour, BE410, Wratten 47 et même le BP425 ont donné les meilleurs résultats de cette catégorie. Cependant, aucun n’a vraiment donné d’images plus fines que les UV.

Pour comprendre ces résultats, il faut prendre en compte non seulement la transmission des caméras, mais également le spectre de la planète, vu dans le précédent article (ainsi que bien entendu, la transmission de notre propre atmosphère…). Voici à présent le spectre de la planète, mais sans aucune correction. Il représente correctement celui qui arrive dans l’instrumentation sans aucun filtrage (et pour une hauteur de 35°):

Maintenant, voici le même spectre, sur lequel on a appliqué la bande passante de tous les filtres utilisés:

Et c’est là qu’on comprend comment sont produits les résultats constatés.
– Les filtres violet/bleu profond transmettent une image beaucoup plus lumineuse non seulement parce que la transmission de la caméra est meilleure, mais surtout parce qu’ils transmettent la partie du spectre de la planète entre 400 et 450 nm, qui montre un fort rebond de luminosité après la forte absorption de l’UV.

– La raison pour laquelle le Johnson U donne une image un peu plus lumineuse que l’Astrodon UVenus est son décalage de bande passante vers le bleu. La quantité de lumière enregistrée entre 380 et 410 nm, que l’Astrodon ne passe pas, est nettement plus importante qu’entre 340 et 380. Cette petite différence suffit à faire du Baader un filtre UV très efficace, sans perte de contraste apparente.
– La raison pour laquelle les résultats des filtres violet entre eux sont plus mitigés, c’est que rien ne leur sert de transmettre une partie de l’ultraviolet pour obtenir plus de contraste. A cause du spectre de la planète, la majeure partie de la lumière qu’ils enregistrent vient après 400 nm, là où le contraste diminue déjà nettement.

Conclusion de l’étude… Pour une imagerie UV de Vénus efficace, il faut rechercher un filtre UV, non violet, mais qui transmet le plus possible de lumière entre 380 et 400 nm. Les filtres photométriques Johnson U ou Sloan u’ sont d’excellents candidats. Bien entendu, comme l’ont déjà montré de nombreux observateurs, le filtre Wratten 47 reste un excellent substitut si on ne possède pas de filtre UV.

[Note importante sur le BE410] : mes premiers essais sur Mars avec ce filtre, confirmés par des expériences partagées sur le site ALPO Japon, montrent que la fuite IR résiduelle de ce filtre, visible sur la courbe constructeur, est malheureusement trop importante pour Mars, les taches de surface demeurant anormalement visibles. Dans ces conditions, il est certain que sur Vénus, cette fuite vient diminuer le contraste inutilement. En conséquence et à mon grand regret, je ne recommande pas l’utilisation de ce filtre :(

[Note 2] Depuis la réalisation de cette étude, je me suis équipé avec le filtre UV de chez Chroma Technology « Bessel U ». Ce filtre démontre la meilleure transmission lumineuse possible (deux fois plus que l’Astrodon UVenus, et 25% en plus par rapport à l’Astrodon Johnson U, qui devient donc le meilleur second choix). C’est le meilleur choix, si le budget le permet.

[Note 3] Certains observateurs m’ont fait remarquer que les caméras étaient souvent équipées d’une vitre de protection dont la bande passante avant 350 nm était relativement opaque, et que cela pouvait jouer en défaveur de l’Astrodon UVenus. J’ai ôté cette vitre, et j’ai bien constaté une augmentation – modeste – du signal, mais cela ne semble pas pouvoir remettre en cause les conclusions de cette étude. Après tout, outre la sensibilité certainement faible des capteurs avant 350 nm, il ne faut pas oublier que notre propre atmosphère – par chance ! – devient complètement opaque de 350 à 300 nm. C’est certainement ce facteur là qui détermine les résultats avant tout.