Comment un énorme projet a tenté de cartographier le ciel sans ordinateurs

Zoom / Image montrant la nébuleuse d’émission, Eta Carinae (anciennement Eta Argus) prise avec le télescope astronomique de l’Observatoire Royal, Cap de Bonne-Espérance, Afrique du Sud. Au centre de cette nébuleuse complexe se trouve une étoile massive mais instable qui explosera un jour de façon spectaculaire.

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Récemment, l’Agence spatiale européenne a publié le troisième lot de données du satellite Gaia, un catalogue public qui fournit les positions et les vitesses de plus d’un milliard d’étoiles. Ceci est notre dernière tentative pour répondre à certaines des questions de longue date en astronomie : comment les étoiles (et les nébuleuses) se propagent-elles dans le ciel ? Combien y en a-t-il, à quelle distance sont-ils et quelle est leur luminosité ? Changent-ils d’emplacement ou de luminosité ? Existe-t-il de nouvelles classes de choses inconnues de la science ?

Pendant des siècles, les astronomes ont tenté de répondre à ces questions, et ce travail a été laborieux et chronophage. Il n’a pas toujours été facile d’enregistrer ce que vous pouvez voir dans l’oculaire d’un télescope – si vous avez la chance de posséder un télescope.

Imaginez maintenant l’émergence d’une nouvelle technologie qui, en son temps, a fourni certains des avantages de la technologie qui a permis aux catalogues Gaia. Il peut enregistrer ce que vous voyez automatiquement et de manière impartiale, et n’importe qui peut l’utiliser.

Cette technique était la photographie.

Cet article raconte comment la photographie a changé l’astronomie et comment des centaines d’astronomes ont formé la première collaboration scientifique internationale pour créer la Carte du Sel (littéralement, « carte du ciel »), une étude photographique complète du ciel. Cette collaboration a abouti à une lutte d’un siècle pour traiter des milliers de plaques photographiques prises au fil des décennies, car les emplacements de millions d’étoiles ont été mesurés manuellement pour créer le plus grand catalogue du ciel nocturne.

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Malheureusement, le projet Carte du Ciel est arrivé à un moment où notre capacité à collecter des mesures du monde naturel n’était pas égalée par notre capacité à les analyser. Pendant que le projet était en cours, de nouveaux outils ont permis d’étudier les processus physiques dans des corps célestes éloignés, détournant les scientifiques de l’arpentage en offrant la possibilité de créer de nouveaux modèles pour expliquer le monde.

Pour les astronomes travaillant sur la Carte du Ciel, il n’existait pas encore de modèle capable d’abstraire les positions de millions d’étoiles en une théorie de l’évolution de notre galaxie ; Au lieu de cela, les chercheurs avaient seulement l’intuition que les techniques photographiques pourraient être utiles pour cartographier le monde. Ils avaient raison, mais il a fallu plus d’un siècle et la carrière de nombreux astronomes pour que leur intuition porte ses fruits.

Photographie et astronomie

Télescope astronomique utilisé à l'Observatoire Royal de Greenwich pour étudier le ciel pour la photographie par Carte du Ciel.  L'instrument se compose de deux télescopes réfringents montés ensemble sur une base équatoriale.  L'un était utilisé pour capturer l'image tandis que l'autre était d'assurer un suivi précis pendant les longues expositions nécessaires pour les films peu photosensibles qui étaient alors disponibles.
Zoom / Télescope astronomique utilisé à l’Observatoire Royal de Greenwich pour étudier le ciel pour la photographie par Carte du Ciel. L’instrument se compose de deux télescopes réfringents montés ensemble sur une base équatoriale. L’un était utilisé pour capturer l’image tandis que l’autre était d’assurer un suivi précis pendant les longues expositions nécessaires pour les films peu photosensibles qui étaient alors disponibles.

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C’est l’astronome et explorateur François Arago, directeur de l’Observatoire de Paris, qui a annoncé au monde les techniques photographiques de Louis Daguerre. Daguerre, basé sur le travail de Nicéphore Niépce, a découvert comment faire des images permanentes sur des plaques de métal.

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Pendant des siècles, les astronomes ont eu du mal à enregistrer ce qu’ils ont vu dans le ciel nocturne avec des notes et des dessins dessinés à la main. Compte tenu de l’optique déformante des anciens instruments, il n’était pas toujours facile de dessiner ce que l’on peut voir. Vous pouvez « remarquer » des choses qui n’existaient pas du tout ; Ces canaux et la végétation sur Mars que le pauvre Schiaparelli a peints depuis l’Observatoire de Milan n’étaient rien de plus qu’une illusion d’optique, causée en partie par l’atmosphère turbulente. Seuls quelques astronomes hautement qualifiés, tels que Caroline et William Herschel, ont pu immédiatement découvrir une nouvelle étoile dans une galaxie familière – signe d’un événement catastrophique lointain ?

La photographie peut changer tout cela. Arago a immédiatement reconnu l’énorme potentiel de cette technologie : les images capturées la nuit pouvaient être analysées confortablement et quantitativement à la lumière du jour. Les mesures peuvent être précises et peuvent être vérifiées fréquemment.

Daguerre a reçu une pension et a permis à Arago d’ouvrir les détails de ses actions, ce qui a entraîné une explosion de studios photo à Paris et dans le monde. Mais il s’est avéré que la méthode de Daguerre n’était pas assez sensible ou pratique pour capturer autre chose que les étoiles les plus brillantes, le soleil ou la lune. La prochaine nouvelle technologie en vogue, les émulsions humides au collodion, n’était guère meilleure. Les plaques se dessèchent pendant la longue exposition nécessaire pour capturer des objets astronomiques faibles.

Les astronomes ont dû attendre 40 ans, jusqu’aux années 1880, pour que des plaques photographiques sèches très sensibles soient enfin disponibles.

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