Le nom « télescope » couvre une large gamme d’instruments. La plupart détectent le rayonnement électromagnétique, mais il existe des différences majeures dans la façon dont les astronomes doivent collecter la lumière (rayonnement électromagnétique) dans différentes bandes de fréquences.
Les télescopes peuvent être classés selon les longueurs d’onde de la lumière qu’ils détectent:
- Télescopes à rayons X, utilisant des longueurs d’onde plus courtes que la lumière ultraviolette
- Télescopes ultraviolets, utilisant des longueurs d’onde plus courtes que la lumière visible
- Télescopes optiques, utilisant la lumière visible
- Télescopes infrarouges, utilisant des longueurs d’onde plus longues que la lumière visible
- Télescopes submillimétriques, utilisant des longueurs d’onde micro-ondes plus longues que celles de la lumière infrarouge
- radiotélescopes utilisant des longueurs d’onde encore plus longues
À mesure que les longueurs d’onde s’allongent, il devient plus facile d’utiliser la technologie d’antenne pour interagir avec le rayonnement électromagnétique (bien qu’il est possible de faire une très petite antenne). Le proche infrarouge peut être collecté un peu comme la lumière visible, mais dans la gamme infrarouge lointain et submillimétrique, les télescopes peuvent fonctionner plus comme un radiotélescope. Par exemple, le télescope James Clerk Maxwell observe des longueurs d’onde de 3 µm (0,003 mm) à 2000 µm (2 mm), mais utilise une antenne parabolique en aluminium. D’autre part, le télescope spatial Spitzer, observant d’environ 3 µm (0,003 mm) à 180 µm (0,18 mm) utilise un miroir (optique réfléchissante). Utilisant également une optique réfléchissante, le télescope spatial Hubble avec caméra à Grand champ 3 peut observer dans la gamme de fréquences d’environ 0,2 µm (0,0002 mm) à 1,7 µm (0,0017 mm) (de l’ultra-violet à l’infrarouge).
Avec des photons de longueurs d’onde plus courtes, avec des fréquences plus élevées, on utilise des optiques incidentes au regard plutôt que des optiques entièrement réfléchissantes. Les télescopes tels que TRACE et SOHO utilisent des miroirs spéciaux pour réfléchir les ultraviolets extrêmes, produisant une résolution plus élevée et des images plus lumineuses que ce qui est autrement possible. Une ouverture plus grande ne signifie pas seulement que plus de lumière est collectée, elle permet également une résolution angulaire plus fine.
Les télescopes peuvent également être classés par emplacement: télescope au sol, télescope spatial ou télescope volant. Ils peuvent également être classés selon qu’ils sont exploités par des astronomes professionnels ou des astronomes amateurs. Un véhicule ou un campus permanent contenant un ou plusieurs télescopes ou autres instruments est appelé observatoire.
| Comparaison de la lumière | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nom | Longueur d’onde | Fréquence (Hz) | Énergie photonique (eV) | ||||
| Rayons gamma | moins de 0,01 nm | plus de 10 EHz | 100 keV–300 + GeV | X | |||
| Rayons X | 0.01 to 10 nm | 30 EHz – 30 PHz | 120 eV to 120 keV | X | |||
| Ultraviolet | 10 nm – 400 nm | 30 PHz – 790 THz | 3 eV to 124 eV | ||||
| Visible | 390 nm – 750 nm | 790 THz – 405 THz | 1.7 eV – 3.3 eV | X | |||
| Infrared | 750 nm – 1 mm | 405 THz – 300 GHz | 1.24 meV – 1.7 eV | X | |||
| Microwave | 1 mm – 1 meter | 300 GHz – 300 MHz | 1.24 meV – 1.24 μeV | ||||
| Radio | 1 mm – km | 300 GHz – 3 Hz | 1.24 meV – 12.4 feV | X | |||
Optical telescopesEdit
Un télescope optique recueille et focalise la lumière principalement de la partie visible du spectre électromagnétique (bien que certains fonctionnent dans l’infrarouge et l’ultraviolet). Les télescopes optiques augmentent la taille angulaire apparente des objets éloignés ainsi que leur luminosité apparente. Pour que l’image soit observée, photographiée, étudiée et envoyée à un ordinateur, les télescopes fonctionnent en utilisant un ou plusieurs éléments optiques incurvés, généralement fabriqués à partir de lentilles en verre et / ou de miroirs, pour recueillir la lumière et d’autres rayonnements électromagnétiques pour amener cette lumière ou ce rayonnement à un point focal. Les télescopes optiques sont utilisés pour l’astronomie et dans de nombreux instruments non astronomiques, notamment: les théodolites (y compris les transits), les longues-vues, les monoculaires, les jumelles, les lentilles de caméra et les lunettes d’observation. Il existe trois types optiques principaux:
- Le télescope réfractant qui utilise des lentilles pour former une image.
- Le télescope réfléchissant qui utilise un arrangement de miroirs pour former une image.
- Le télescope catadioptrique qui utilise des miroirs combinés à des lentilles pour former une image.
Un imageur de Fresnel est une conception ultra-légère proposée pour un télescope spatial qui utilise une lentille de Fresnel pour focaliser la lumière.
Au-delà de ces types optiques de base, il existe de nombreux sous-types de conception optique variable classés par la tâche qu’ils accomplissent, tels que les astrographes, les chercheurs de comètes et les télescopes solaires.
Radiotélescopes
Les radiotélescopes sont des antennes radio directionnelles qui utilisent généralement une grande antenne parabolique pour collecter les ondes radio. Les boîtes sont parfois constituées d’un treillis métallique conducteur dont les ouvertures sont plus petites que la longueur d’onde observée.
Contrairement à un télescope optique, qui produit une image agrandie de la parcelle de ciel observée, une antenne radiotélescope traditionnelle contient un seul récepteur et enregistre un seul signal variable dans le temps caractéristique de la région observée ; ce signal peut être échantillonné à différentes fréquences. Dans certains modèles de radiotélescopes plus récents, une seule antenne contient un réseau de plusieurs récepteurs; c’est ce qu’on appelle un réseau de plans focaux.
En collectant et en corrélant les signaux reçus simultanément par plusieurs boîtes, des images haute résolution peuvent être calculées. De tels réseaux multi-paraboles sont connus sous le nom d’interféromètres astronomiques et la technique est appelée synthèse d’ouverture. Les ouvertures « virtuelles » de ces réseaux sont de taille similaire à la distance entre les télescopes. En 2005, la taille record du réseau est plusieurs fois supérieure au diamètre des télescopes d’interférométrie à très Longue ligne de base (VLBI) utilisant la Terre, tels que le satellite japonais HALCA (Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy) VSOP (VLBI Space Observatory Program).
La synthèse d’ouverture est maintenant également appliquée aux télescopes optiques à l’aide d’interféromètres optiques (réseaux de télescopes optiques) et d’interférométrie de masquage d’ouverture sur des télescopes à réflexion unique.
Les radiotélescopes sont également utilisés pour collecter le rayonnement micro-ondes, qui présente l’avantage de pouvoir traverser l’atmosphère et les nuages de gaz et de poussières interstellaires.
Certains radiotélescopes sont utilisés par des programmes tels que SETI et l’Observatoire d’Arecibo pour rechercher de la vie extraterrestre.
télescopesEdit
Les rayons X sont beaucoup plus difficiles à collecter et à focaliser que les rayonnements électromagnétiques de longueurs d’onde plus longues. Les télescopes à rayons X peuvent utiliser des optiques à rayons X, telles que les télescopes Wolter composés de miroirs « regardant » en forme d’anneau faits de métaux lourds capables de réfléchir les rayons de quelques degrés seulement. Les miroirs sont généralement une section d’une parabole tournée et d’une hyperbole, ou ellipse. En 1952, Hans Wolter a décrit 3 façons de construire un télescope en utilisant uniquement ce type de miroir. Des exemples d’observatoires utilisant ce type de télescope sont l’Observatoire Einstein, ROSAT et l’Observatoire de rayons X Chandra. En 2010, les télescopes à rayons X à focalisation Wolter sont possibles jusqu’à des énergies de photons de 79 keV.
Télescopes à rayons gamma
Les télescopes à rayons X et gamma à haute énergie s’abstiennent de se concentrer complètement et utilisent des masques d’ouverture codés: les motifs de l’ombre créée par le masque peuvent être reconstruits pour former une image.
Les télescopes à rayons X et Gamma sont généralement installés sur des satellites en orbite terrestre ou des ballons de haut vol, car l’atmosphère terrestre est opaque à cette partie du spectre électromagnétique. Un exemple de ce type de télescope est le télescope spatial à rayons gamma Fermi.
La détection de rayons gamma de très haute énergie, de longueur d’onde plus courte et de fréquence plus élevée que les rayons gamma réguliers, nécessite une spécialisation plus poussée. Un exemple de ce type d’observatoire est VERITAS.
Une découverte en 2012 pourrait permettre de focaliser les télescopes gamma. Aux énergies de photons supérieures à 700 keV, l’indice de réfraction recommence à augmenter.
Autres types de télescopesdit
L’astronomie ne se limite pas à en utilisant un rayonnement électromagnétique. Des informations supplémentaires peuvent être obtenues en détectant d’autres signaux, avec des détecteurs analogues aux télescopes. Ce sont:
- Les télescopes à rayons cosmiques détectent les rayons cosmiques et se composent généralement d’un réseau de différents types de détecteurs répartis sur une grande surface.
- Les instruments à atomes neutres énergétiques étudient la magnétosphère de divers corps en détectant des atomes électriquement neutres en mouvement rapide créés par le vent solaire.
- Détecteurs de neutrinos, l’équivalent des télescopes à neutrinos, utilisés pour l’astronomie des neutrinos. Ils se composent d’une grande masse d’eau et de glace, entourée d’un réseau de détecteurs de lumière sensibles appelés tubes photomultiplicateurs. La direction d’origine des neutrinos est déterminée en reconstruisant le trajet des particules secondaires dispersées par les impacts de neutrinos, à partir de leur interaction avec de multiples détecteurs.
- Les détecteurs d’ondes gravitationnelles, l’équivalent des télescopes à ondes gravitationnelles, sont utilisés pour l’astronomie des ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles, provoquées par de violentes collisions dans l’espace, sont détectées par des mesures extrêmement précises du changement de longueur des grandes structures liées à la terre.