Mieux voir les étoiles

Daniel Bonneau

Description

En parcourant ces pages le lecteur, curieux de sciences et plus particulièrement d’astronomie, mesurera le chemin parcouru pour qu’en ce début du XXIe siècle, l’interférométrie optique soit devenue un outil incontournable de l’astrophysique aux côtés de la photométrie et de la spectroscopie.

Cet ouvrage évoque les années durant lesquelles ont été réalisées les premières applications aux observations astronomiques de l’interférométrie optique, à travers les hommes qui s’y sont impliqués, les instruments qu’ils ont mis en oeuvre et les résultats qu’ils ont obtenus.

Ce livre résulte d’un projet de mise en forme d’éléments constitués au fil des années, à l’occasion de travaux dédiés à l’étude des étoiles évoluées et des étoiles binaires, au moyen d’observations par interférométrie des tavelures ou interférométrie à longue base ainsi que dans le cadre d’enseignements, de conférences grand-public et des présentations faites à la commission des étoiles doubles de la Société Astronomique de France.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Astronomie et astrophysique
• Histoire des sciences
• Astronomie
• Science
• Astrophysique
• Astronomy
• Sciences et techniques
• Space Science

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 26 septembre 2019
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759828104
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Sous la direction de Daniel Bonneau
Mieux voir les étoiles
I er siècle de l'interférométrie optique
Copyright

© EDP Sciences, Les Ulis, 2019
ISBN papier : 9782759824069 ISBN numérique : 9782759828104
Composition numérique : 2022
http://publications.edpsciences.org/
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Présentation

En parcourant ces pages le lecteur, curieux de sciences et plus particulièrement d’astronomie, mesurera le chemin parcouru pour qu’en ce début du XXI e  siècle, l’interférométrie optique soit devenue un outil incontournable de l’astrophysique aux côtés de la photométrie et de la spectroscopie.
Cet ouvrage évoque les années durant lesquelles ont été réalisées les premières applications aux observations astronomiques de l’interférométrie optique, à travers les hommes qui s’y sont impliqués, les instruments qu’ils ont mis en oeuvre et les résultats qu’ils ont obtenus.
Ce livre résulte d’un projet de mise en forme d’éléments constitués au fil des années, à l’occasion de travaux dédiés à l’étude des étoiles évoluées et des étoiles binaires, au moyen d’observations par interférométrie des tavelures ou interférométrie à longue base ainsi que dans le cadre d’enseignements, de conférences grand-public et des présentations faites à la commission des étoiles doubles de la Société Astronomique de France.
Table des matières Préface (PierreLéna) Introduction (DanielBonneau) Chapitre 1. L expérience des « fentes de Young », naissance de l interférométrie (DanielBonneau) Chapitre 2. Une idée : utiliser l interférométrie pour mesurer le diamètre des étoiles (DanielBonneau) Chapitre 3. Les pionniers de l interférométrie en astronomie (DanielBonneau) 3.1. 1873 : première tentative selon Fizeau 3.2. 1891 : premières mesures interférométriques 3.3. 1895 : premières mesures d étoiles doubles, 1895 3.4. 1898 : première mesure du diamètre d un astéroïde Chapitre 4. Premières mesures des diamètres stellaires par la méthode interférométrique (DanielBonneau) 4.1. L interféromètre de 20 pieds et les premières mesures de diamètres stellaires 4.2. L interféromètre de 50 pieds et l arrêt des observations interférométriques Chapitre 5. Des interféromètres dédiés à la mesure des étoiles doubles (DanielBonneau) 5.1. Invention de l interféromètre à rotation par John August Anderson 5.2. 1922-1926 : Mentore Maggini, un interférométriste italien 5.3. 1925 : le micromètre interférentiel à réseau de Ronchi 5.4. 1928 : Albert F. Brown et Harold J. Hoxie, premiers interférométristes amateurs 5.5. 1933-1939 : le micromètre interférentiel d André Danjon 5.6. 1933-1969 : William Finsen, le premier interférométriste de l hémisphère Sud 5.7. 1933-1952 : Willem H. van den Bos, un observateur critique 5.8. 1934-1971 : Raymond Hiram Wilson Jr. 5.9. 1939-1945 : Hamilton Moore Jeffers 5.10. 1951 : l interféromètre achromatique de William Merz Sinton Chapitre 6. Renaissance de l interférométrie stellaire (DanielBonneau) 6.1. 1963 : une autre voie pour l interférométrie optique, l interféromètre d intensité de Narrabri 6.2. 1969 : l interféromètre à superposition de rayons de l observatoire de Poulkovo 6.3. 1970 : l interféromètre quantitatif d Elliot et Glass 6.4. 1970 : l interférométrie des tavelures ou comment vaincre la turbulence atmosphérique 6.5. 1971 : l interféromètre d amplitude de Currie 6.6. 1971 : l interféromètre automatique de William Castles Wickes 6.7. 1974 : le premier interféromètre optique à deux télescopes Chapitre 7. De l interféromètre de Labeyrie à la synthèse d ouverture optique (DanielBonneau) 7.1. La renaissance de l interférométrie optique à longue base à l observatoire de Calern 7.2. Les développements de l interférométrie à longue base à travers le monde 7.3. Vers la synthèse d ouverture aux longueurs d onde optiques En guise de conclusion (DanielBonneau) Remerciements (DanielBonneau)
Préface

Pierre Léna

Membre de l Académie des sciences

L ouvrage que publie Daniel Bonneau et dont il me fait l honneur d une préface est unique en son genre. Nul n a encore présenté de façon aussi complète, avec une telle rigueur et autant de précision, le déroulement du récit historique et scientifique qui est l objet de ce livre. Lorsqu en 1802, le jeune Thomas Young entre dans l histoire de la physique par l expérience célèbre qui porte désormais son nom et qui révolutionne la conception de la lumière, il ne se doute pas de l impact qu aura son coup de génie sur le développement de l astronomie. Galilée avait pu observer les taches à la surface de notre étoile le Soleil, mais faire de même pour les étoiles du ciel, ces minuscules « points géométriques », semblait à tout jamais demeurer un rêve. Ce rêve n a pris corps qu à la fin du XX e siècle, il s épanouit aujourd hui dans les plus grands observatoires du monde, tel le Very Large Telescope européen dans le désert d Atacama au Chili ou sur les pentes du mont Wilson au-dessus de Los Angeles. Des découvertes majeures résultent de cette conquête, un trou noir massif au centre de la Galaxie se laisse approcher jusqu à son horizon, des exoplanètes se révèlent avec une précision extrême, les étoiles ont des taches, à l instar du Soleil.
Daniel Bonneau, astronome à l observatoire de Paris puis de la Côte d Azur pendant la plus grande partie de sa carrière, rejoignait en 1972 Antoine Labeyrie le visionnaire, dont il demeura l un des plus fidèles collaborateurs sur le plateau de Calern, près de Grasse. Là naquit l aventure interférométrique moderne, aux longueurs d onde qui sont celles de la lumière perçue par l il humain. L auteur parle ici en physicien, rompu aux techniques qu il a mises au point et utilisées, allant du bricolage le plus intelligent aux technologies les plus avancées. Il s exprime également en astronome qui, lors de longues nuits sous le ciel provençal, fut parmi les premiers, tout jeune chercheur encore travaillant sur le premier interféromètre à deux télescopes, à « mieux voir les étoiles », un titre trop modeste pour l histoire d une percée scientifique considérable. Attentif aux développements nouveaux, présent à tous les grands colloques qui ont vu les astronomes s affronter sur la pertinence de ces nouveaux concepts et sur les instruments à décider, auteur de nombreuses publications, Daniel fut pendant ce demi-siècle l un des piliers d une communauté française qui n a cessé de se développer et d interagir avec les astronomes du monde entier.
La science ne connaît pas de frontières et cela en fait l universalité si précieuse. Pourtant, chaque culture, chaque tradition y apporte sa marque propre. Ainsi, depuis deux siècles au moins, la compréhension de ce phénomène subtil qu est la lumière et la maîtrise de l optique qui la manipule ont fondé en France une tradition durable et féconde, dont ce récit témoigne. Après l entrée en scène de Thomas Young, Hippolyte Fizeau est, cinquante ans plus tard, le père fondateur de tout ce qui va suivre. Un siècle encore et Antoine Labeyrie, avec Daniel Bonneau et ses collègues, porte au plus haut cette tradition, provoquant en 1975 la renaissance de l interférométrie optique, puis sa féconde maturation. Pour paraphraser Paul Valéry et Hubert Reeves, s il a fallu beaucoup de patience dans l azur pendant ces deux siècles, ce qui en découle aujourd hui est la chance d un fruit mûr . Les noms de Young, de Fizeau et de Michelson sont familiers à tout jeune étudiant du domaine. Mais ici, l auteur, avec une rigueur historique exceptionnelle, publie pour la première fois ce que beaucoup ignorent : tous les efforts, le plus souvent obscurs, qui ont marqué la longue période séparant les travaux d Albert Michelson (jusque 1820) de la renaissance de 1975 avec Antoine Labeyrie. Il s agit là d une contribution de grande qualité à l histoire des techniques astronomiques, qui aidera à méditer sur la façon laborieuse et souterraine dont progressent les idées et leur mise en uvre concrète.
Avant que les décennies à venir ne voient de nouveaux déploiements, il était temps d écrire cette histoire du « 1 er siècle », illustrée par des documents originaux ou difficilement accessibles. Le programme fascinant de demain n est plus tant de « mieux voir les étoiles » en révélant les détails de leur surface, il est aussi de « mieux voir les exoplanètes » en cartographiant leurs continents et leurs atmosphères. Immense tâche qui reposera à coup sûr sur l interférométrie optique, au sol puis un jour dans l espace. Cette tâche s appuiera sur une tradition et une expertise, si présente en France, qu illustre à merveille le récit offert par Daniel Bonneau.
Introduction

Daniel Bonneau

Astronome honoraire à l observatoire de la Côte d Azur

L étude des propriétés physiques des étoiles repose essentiellement sur la confrontation entre les valeurs des paramètres physiques (température, composition chimique, masse, rayon), déterminées à partir des observations, et celles prédites par les théories astrophysiques décrivant la formation, la structure et l évolution des étoiles. Les deux premiers paramètres sont produits par la spectroscopie et la photométrie, des techniques connues depuis la fin du XIX e siècle. Les deux derniers paramètres peuvent être déduits, en principe, de mesures obtenues par des observations astrométriques à haute résolution angulaire, mais celles-ci sont très sévèrement limitées par les effets de la turbulence atmosphérique qui agite et étale l image formée au foyer du télescope. Ainsi, alors qu en théorie, des détails aussi fins qu une fraction de seconde de degré d