Sol’Ex & Star’EX : une nouvelle manière d’aborder l’astronomie
Le projet Sol’Ex (suivi ensuite de Star’Ex) offre une nouvelle manière « d’entrer en Astronomie » : il s’agit d’une approche abordable, simple, ludique et fascinante. Voici en quelques mots de quoi il s’agit.
Par François Cochard & Christian Buil
Sol’Ex, pour démarrer
Sol’Ex est un projet conçu, organisé et animé par Christian Buil. Christian adore faire des choses extraordinaires avec un matériel modeste, un peu par défi, et beaucoup pour rendre l’astronomie accessible au plus grand nombre ; avec Sol’Ex et Star’Ex, il pousse très loin cette approche.
Le but premier est de réaliser des images du Soleil dans une longueur d’onde précise (Hɑ par exemple). C’est comme si vous utilisiez un filtre extrêmement étroit ; nettement plus étroit que tout ce qui est disponible sur le marché, et pour un coût bien inférieur. En outre, vous pouvez sélectionner la longueur d’onde de votre choix, dans tout le domaine visible.
Ces images sont non seulement magnifiques, mais elle permettent aussi d’étudier les taches solaires, les turbulences à la surface du Soleil, les protubérances… et d’en suivre l’évolution dans le temps.
Image 1. Exemple de tache solaire obtenu avec un Sol’ex
(Cliquer sur l’image pour la version HR)
Il s’agit au départ d’un instrument, le Sol’Ex – pour « Solar Explorer » – à réaliser vous même, à installer derrière une petite lunette astronomique, et utiliser avec une caméra électronique (par exemple une petite caméra CMOS). Pour être complet, on doit ajouter un dispositif pour réduire le flux (il y a beaucoup d’énergie dans le Soleil !) ; cela peut-être un filtre que l’on place devant la lunette ou un prisme de Herschel (dans ce cas, à l’arrière de la lunette).
Le Sol’Ex est constitué d’une part de pièces à réaliser en impression 3D, et d’autre part d’un kit d’éléments optiques disponibles auprès de Shelyak Instruments. C’est vous qui faites le montage et le réglage du Sol’Ex, en vous appuyant sur l’abondante documentation du site Sol’Ex. Tous ces éléments sont fabriqués sur mesure et optimisés pour une performance optique maximale. Pour l’impression 3D, vous pouvez faire vous-mêmes les pièces à partir des fichiers .STL disponibles sur le site du projet Sol’Ex, ou vous pouvez également vous procurer un jeu de pièces complet auprès d’entreprises spécialisées (par exemple Azur3DPrint en France).
L’ensemble est très léger : environ 650 grammes avec la caméra. Il suffit donc d’une petite monture pour porter l’ensemble lunette + Sol’Ex.
Image 2. Exemple d’un Sol’Ex monté sur une lunette astronomique
Le fait de monter et régler vous-même l’instrument vous permet de bien en comprendre son fonctionnement optique ; c’est simple et très pédagogique. A tel point que Sol’Ex a toute sa place dans un environnement scolaire ou universitaire ; ainsi que dans toutes les associations d’astronomie ou de vulgarisation des sciences.
Les images sont obtenues en « scannant » le Soleil, c’est à dire en le laissant défiler devant la fente qui se situe à l’entrée de Sol’Ex. Le défilement peut se faire soit en arrêtant le mouvement de la monture pendant que le Soleil défile de façon naturelle (cela prend moins de 3 minutes), soit en faisant tourner lentement la monture à contre sens pour aller plus rapidement (un « scan » complet prend alors moins de 20 secondes). Pendant tout le défilement, on fait des acquisitions rapides ; on obtient donc une séquence vidéo.
Ces données sont ensuite traitées automatiquement par le logiciel INTI, gratuit et développé conjointement par Christian Buil et Valérie Desnoux.
On doit préciser à ce stade que Sol’Ex est en fait un petit spectroscope à très haute résolution ; c’est grâce à cette résolution que l’on peut isoler un domaine spectral très étroit, plus étroit que n’importe quel filtre du commerce. Nous disposons même d’une telle résolution que l’on peut mesurer les mouvements à la surface du Soleil par effet Doppler – on parle alors d’un dopplerogramme – en particulier le mouvement de rotation du Soleil, et le mouvement dans les turbulences.
Image 3. Exemple d’un Dopplergramme solaire obtenu avec un Sol’Ex
L’instrument est si performant que le champ magnétique à la surface du Soleil peut même être mesuré (effet Zeeman). Tout cela avec un instrument que vous fabriquez vous-même !
Star’Ex, pour aller plus loin
On dispose donc avec Sol’Ex d’un petit spectroscope performant… il est alors rapidement tentant de pointer l’instrument vers d’autres étoiles pour aller à la découverte de l’Univers… bienvenue à Star’Ex (pour Star Explorer, évidemment).
Il y a trois différences principales entre l’observation du Soleil et celle d’une étoile :
Avec le Soleil, on dispose d’une énergie gigantesque, et les temps de pose sont infimes. La lumière des étoiles est nettement plus faible et requière des temps de pose plus long : de plusieurs secondes à plusieurs minutes.
Il est facile de pointer le Soleil (en utilisant l’ombre de la lunette, par exemple)… c’est nettement plus délicat de pointer une étoile.
Le Soleil montre une surface importante, alors que les étoiles ne sont qu’un point, quel que soit le télescope utilisé. Plus besoin de « scanner » les étoiles comme on le fait avec le Soleil, il suffit d’une pose longue sur l’étoile.
Que faut-il donc ajouter à Sol’Ex pour observer des spectres d’étoiles ? Principalement un module de guidage, qui permet d’observer l’entrée du spectroscope (une fente étroite) à l’aide d’une seconde caméra. Cela permet de sélectionner précisément l’étoile à observer, et de la maintenir à l’entrée du Star’Ex pendant toute la durée de l’acquisition ; qui peut prendre plusieurs minutes.
Pour rendre l’instrument plus lumineux, il est également proposé de remplacer la lentille objectif par une autre de plus courte focale. Et il est pertinent d’utiliser une caméra refroidie, pour permettre des poses
longues. Avec peu d’éléments supplémentaires, on peut donc utiliser Sol’Ex sur des étoiles, et le transformer en Star’Ex. Et ouvrir une nouvelle fenêtre sur des observations fabuleuses.
En conservant l’équipement de base de Sol’Ex (petite lunette, petite caméra CMOS), on pourra faire des spectres à très haute résolution, c’est à dire voir des détails infimes dans le profil d’une raie d’absorption ou d’émission. Ces détails sont la signature de mouvements fins de l’étoile, ou même dans l’étoile.
Image 4. Exemples de spectres obtenu avec un Star’Ex Haute Résolution
Star’Ex Basse Résolution, pour les objets à faible intensité lumineuse
Mais on peut encore continuer d’explorer ! Utiliser une petite lunette et un spectroscope à haute résolution a un effet important : cela nous limite à des objets très brillants ; disons qu’on doit se contenter des étoiles les plus brillantes du ciel.
Pour observer des objets plus faibles – potentiellement des dizaines de milliers d’étoiles, de nébuleuses, de galaxies, etc. – on peut changer quelques éléments :
Utiliser un instrument de plus gros diamètre ; il faut alors changer également la fente d’entrée du spectroscope, pour collecter tous les photons venant de l’étoile.
Changer de réseau de diffraction, pour offrir une résolution plus faible ; on verra moins de détails dans les spectres (effet « loupe » de la haute résolution), mais on observera un domaine spectral beaucoup plus large (potentiellement tout le domaine visible).
Star’Ex Basse Résolution est donc un instrument plus ambitieux, mais qui offrira des possibilités proprement sans limite.
Image 5. Exemple de spectre obtenu avec un Star’Ex basse résolution
De Sol’Ex à Star’Ex, une approche, plusieurs instruments, des observations infinies, et encore beaucoup à inventer !
On a évoqué quelques types évidents d’observations : le Soleil, les étoiles, des galaxies, des nébuleuses : Sol’Ex & Star’Ex vous permettront d’aller rapidement à la découverte de ces objets. Mais Sol’Ex & Star’Ex, c’est vraiment un projet d’EXploration.
Par exemple, au cours des derniers mois, on a vu des observations inédites autour de la polarimétrie (pour étudier le magnétisme des étoiles, entre autres), une campagne d’observation du Soleil démarre avec une équipe professionnelle – les astronomes amateurs y ont une large place – on peut travailler sur la matière interstellaire, sur les mouvements de galaxies, sur la pollution lumineuse ; il y a encore beaucoup, beaucoup à inventer ! Alors Sol’Ex & Star’Ex, c’est aussi une communauté qui grandit chaque jour – parce qu’à plusieurs on est beaucoup plus forts.
La participation de Shelyak
Pour vous accompagner dans ces différentes variantes du projet Sol’Ex / Star’Ex, Shelyak vous propose plusieurs kits optiques, qui correspondent aux différentes configurations de Sol’Ex et Star’Ex, et aux différents usages. Nous sommes à votre disposition pour vous aider dans le choix de votre configuration, et nous travaillons à obtenir les meilleurs prix avec notre réseau de fournisseurs. Notre motivation est simple : par notre action quotidienne, nous voulons qu’un maximum d’observateurs, partout à travers le monde, se lance dans cette aventure incroyable. En quelques mots, voici la gamme de kits Sol’Ex & Star’Ex :
– Le kit de base : pur Sol’Ex, la manière la plus économique d’entrer dans l’univers Sol’Ex
– Le kit complémentaire pour passer à Star’Ex (haute résolution)
– Le kit complet Sol’Ex & Star’Ex (haute résolution). C’est la combinaison des deux précédents kits, mais à un prix particulièrement attractif (parce qu’on veut vous inciter à explorer aussi les étoiles !)
Le kit Star’Ex Basse résolution
– … et également un kit complémentaire pour utiliser Star’Ex Basse Résolution dans le proche Infrarouge (IR)
