Comment accéder aux spectres des étoiles:

Il existe plusieurs moyens pour obtenir des spectres d'étoiles. Le plus simple de tous consiste à placer un réseau diapos sur l'objectif de l'appareil photo ou d'une webcam (de cette manière), et de choisir des étoiles un peu lumineuses si l'on ne veut pas trop poser. Plus compliqué, et nécessitant plus d'investissement en temps et en argent, mais donnant de très bonnes résolutions, il est possible de construire un "vrai" spectroscope. Voir ici pour des plans détaillés.

Je vous propose ici un montage intermédiaire, bien situé du point de vue du rapport investissement/résultats. Le montage est utilisable aussi bien sur une webcam que sur une caméra CCD, ce qui lui donne alors accès à des objets bien plus faibles, voir même à des spectres de Quasars...

Le montage est simplissime: Le réseau plastique (entre 5 et 10 euros selon les fabriquants) est découpé en rond afin qu'il rentre dans une bonnette de filtre au standard oculaire de 31,75 mm. La bonnette est alors vissée au raccord oculaire de la caméra. Ce qui donne ceci:

Le réseau se trouve alors à quelques centimètres du capteur de la caméra. Plus cette distance est grande, et plus le spectre sera étendu sur la matrice.

Le capteur est au foyer du télescope. Le spectre d'ordre zéro est en fait l'image de l'étoile, non dispersée par le réseau. Plus ce réseau sera proche du capteur, et plus le spectre sera près de l'étoile, lumineux, mais moins étendu.

Si le réseau est trop dispersif (beaucoup de traits par millimètre) ou trop loin de la matrice de la caméra, le spectre sera fortement écarté de l'image de l'étoile, ce qui le rendra difficile à trouver. Afin de pouvoir faire un étalonnage correct en longueur d'onde, cela facilite les choses si l'étoile visée est présente sur l'image en même temps qu'au moins une partie du spectre.

Une fois le réseau vissé sur la caméra, il vaut mieux passer un peu de temps à soigner l'orientation du réseau par rapport au capteur, et de l'ensemble par rapport au télescope:

	Placez d'adord le réseau de telle façon que le spectre soit étalé selon la plus grande largeur du capteur (raies parallèles à la petite largeur).
	Ensuite, orientez l'ensemble caméra-réseau pour que le spectre soit parallèle à l'un des deux axes de déplacements du télescope.

Voici deux exemples d'images brutes montrant ce que l'on obtient:

	Sur Pollux, le télescope suivait l'étoile.
	Sur Dzeta Orion, le télescope a été déplacé en déclinaison pendant la pose, ce qui étale le spectre.

Bien sûr, si la webcam ne permet pas les longues poses, il faudra se contenter des étoiles lumineuses.

Une fois le spectre obtenu, quelques traitements de base sur un logiciel de retouche d'image permettent d'étirer "verticalement" le spectre, ou de faire un "flou de déplacement vertical", qui lissera le résultat. Voilà par exemple le spectre de Béta du Cocher, qui montre une jolie série de raies de l'hydrogène, la série de Balmer. L'étoile (ordre zéro, on l'a dit...) est à gauche de l'image:

Cependant, si le but n'est pas uniquement de faire une "collection de papillons", cela peut valoir la peine de chercher à étalonner le montage en longueur d'onde, afin d'identifier les raies et de commencer à comprendre les conditions physiques régnant à sur ou à proximité de votre étoile préférée. Pour cela, les lampadaires aux vapeurs de mercure (blanc-bleuté) pourront enfin jouer un rôle utile! Choisissez en un assez lointain pour que son image soit la plus ponctuelle possible, et capturez son spectre avec votre montage. Cela peut donner ceci:

Voici le spectre d'un lampadaire au mercure, et son profil. Quelques raies bien visibles sont indiquées. Si vous voulez connaître les longueurs d'ondes de raies fournies par d'autres atomes, je vous conseille ce site.

Il est alors possible d'étalonner votre spectre stellaire à partir de cette référence. Quelques logiciels, plus ou moins simples d'utilisation permettent ce genre de traitement. Robert vous en propose un, très simple, qui permet d'obtenir ce résultat:

L'étalonnage se fait sur le spectre de mercure (par exemple), les raies du spectre stellaire sont alors identifiables dans le spectre du bas (ici, Dzeta Orion). Le logiciel SPECTRACE V2 est téléchargeauble ici.

Sur le spectre de Dzeta Orion, vous pouvez d'ailleurs y noter une curiosité: la raie de l'hydrogène H-a, à 656 nm, est ici en émission et non pas en absoption. C'est en effet une étoile Be, en rotation rapide et entourée d'un disque de gaz très chaud, qui est responsable de cette raie particulière...

Avec ce montage, on peut découvrir de curieuses caractéristiques de certains objets, comme les nébuleuses planétaires par exemple. Ces boules de gaz résultent de l'expulsion des couches externes d'une étoile de type solaire en fin de vie. En voilà un spectre pris avec le même montage:

Pas de continu ici, mais autant d'images que de couleurs émises: c'est un spectre "de raies d'émission". Quelle est son origine? Le cadavre d'étoile au coeur de la nébuleuse, une naine blanche, émet beaucoup d'UV. Ce rayonnement très énergétique excite les gaz de l'enveloppe expulsée. Ces gaz se désexcitent en émettant des couleurs caractéristiques, essentiellement du vert et du rouge ici. Vous pouvez voir que l'enveloppe verte est moins volumineuse que la rouge. Soit l'oxygène (atome plus lourd que l'hydrogène) a une vitesse d'expansion plus faible et se trouve un peu à la traîne, soit les UV de haute énergie ne parviennent pas assez loin dans la coquille de gaz pour exciter les oxygènes lointains...

Vous pouvez retrouver la même chose sur cette image de la nébuleuse planétaire ngc 6826, dans le Cygne. Elle est bien plus compacte, tout à gauche de l'image. Vous y retrouvez les mêmes caractéristiques que sur la précédente, avec en plus une deuxième image faible en OIII:

Enfin, plus riche encore, le spectre de la nébuleuse "Emeraude" dans Ophiucus (ngc 6572). Son nom vient de l'intensité de la raie OIII située dans le vert. Vous verrez aussi que la taille de l'enveloppe dépend de la longueur d'onde:

Voilà, vous êtes parés pour découvrir les structures cachées des étoiles...