Carte du Ciel - Carte du Ciel

La "Star Camera" de Sydney utilisée dans le projet Carte du Ciel, publication originale, 1892 http://www.powerhousemuseum.com/pdf/OPAC/40430.pdf

La Carte du Ciel (littéralement, « carte du ciel ») et le catalogue astrographique (ou carte astrographique ) étaient deux éléments distincts mais connectés d'un projet astronomique international massif, lancé à la fin du 19e siècle, pour cataloguer et cartographier les positions de des millions d' étoiles aussi faibles que la 11e ou la 12e magnitude . Vingt observatoires du monde entier ont participé à l'exposition et à la mesure de plus de 22 000 plaques photographiques (en verre) dans le cadre d'un énorme programme d'observation s'étalant sur plusieurs décennies. Malgré ou à cause de sa vaste échelle, le projet n'a été que partiellement réussi - la composante Carte du Ciel n'a jamais été achevée, et pendant près d'un demi-siècle, la partie Catalogue Astrographique a été largement ignorée. Cependant, l'apparition du catalogue Hipparcos en 1997 a conduit à un développement important dans l'utilisation de ce matériau de plaque historique.

Origines et objectifs

Un vaste et sans précédent projet international de cartographie des étoiles a été lancé en 1887 par le directeur de l' Observatoire de Paris Amédée Mouchez , qui a réalisé le potentiel du nouveau procédé photographique à plaque sèche pour révolutionner le processus de création de cartes des étoiles. À la suite du Congrès astrographique de plus de 50 astronomes tenu à Paris en avril 1887, 20 observatoires du monde entier ont accepté de participer au projet, et deux objectifs ont été fixés :

Pour le premier, le catalogue astrographique, le ciel entier devait être photographié à 11 mag pour fournir un catalogue de référence des positions d'étoiles qui comblerait l'écart de magnitude entre celles précédemment observées par le transit et les observations d'instruments de cercle méridien jusqu'à 8 mag - ce serait fournir les positions d'un réseau raisonnablement dense de positions d'étoiles qui pourraient à leur tour servir de système de référence pour la composante de relevé plus faible (la Carte du Ciel). Différents observatoires à travers le monde ont été chargés de surveiller des zones de déclinaison spécifiques (voir tableau). Les plaques du Catalogue Astrographique, d'une exposition typiquement de 6 minutes, ont été en temps voulu photographiées, mesurées et publiées dans leur intégralité. Ils ont fourni un catalogue de positions et de magnitudes jusqu'à environ 11,5 mag, et le programme a été en grande partie achevé au cours du premier quart du 20e siècle.

Pour le deuxième objectif, un deuxième jeu de plaques, avec des expositions plus longues mais un chevauchement minimal, était de photographier toutes les étoiles jusqu'à 14 mag. Ces plaques devaient être reproduites et distribuées sous la forme d'un ensemble de cartes, la Carte du Ciel, contrairement aux cartes du ciel précédentes qui avaient été construites à partir des coordonnées célestes des étoiles observées par les instruments de transit. La plupart des plaques de la Carte du Ciel utilisaient trois expositions d'une durée de 20 minutes, déplacées pour former un triangle équilatéral avec des côtés de 10 secondes d'arc, permettant de distinguer facilement les étoiles des défauts des plaques et les astéroïdes des étoiles.

Un récit contemporain fascinant de cette vaste collaboration astronomique internationale, publié en 1912, est donné par Herbert Hall Turner , alors professeur savilien d'astronomie à l'Université d'Oxford. D'autres aspects sont traités dans divers articles des Actes du Symposium de l'AIU numéro 133 tenu en 1988.

Le catalogue astrographique

Catalogue photographique du Ciel I–VIII publié par l' Observatoire de l'Université d'Helsinki en 1937.

Pour le Catalogue Astrographique, 20 observatoires du monde entier ont participé à l'exposition et à la mesure de plus de 22 000 plaques de verre (voir tableau). Environ la moitié des observatoires ont commandé des télescopes aux frères Henry (Paul et Prosper) en France, d'autres provenant de l'usine de Howard Grubb de Dublin . Ces télescopes ont été appelés astrographes normaux avec une ouverture d'environ 13 pouces (33 cm) et une distance focale de 11 pieds (3,4 m) conçus pour créer des images avec une échelle uniforme sur la plaque photographique d'environ 60 arcsecs / mm tout en couvrant un 2 Champ de vision ° × 2°. Chaque observatoire s'est vu attribuer une zone de déclinaison spécifique à photographier. La première de ces plaques a été prise en août 1891 à l' Observatoire du Vatican (où les expositions ont duré plus de 27 ans), et la dernière en décembre 1950 à l' Observatoire d'Uccle (Bruxelles), la plupart des observations ayant été faites entre 1895 et 1920. Pour compenser les défauts des plaques, chaque zone du ciel a été photographiée deux fois, en utilisant un motif de chevauchement double, coin à centre, étendu aux limites des zones, de sorte que les plaques de chaque observatoire se chevauchent avec celles des zones adjacentes. Les observatoires participants ont convenu d'utiliser un télescope standardisé afin que toutes les plaques aient une échelle similaire d'environ 60 arcsec/mm. Les zones mesurables des plaques étaient de 2,1° x 2,1° (13 cm x 13 cm), de sorte que le motif de chevauchement consistait en des plaques centrées sur chaque bande de degrés en déclinaison, mais décalées de deux degrés en ascension droite. De nombreux facteurs, tels que le catalogue de référence, la technique de réduction et les formats d'impression ont été laissés à l'appréciation des institutions individuelles. L'objectif de précision de position était de 0,5 seconde d'arc par image.

La mesure de la plaque était une affaire de longue haleine, la mesure étant effectuée à l'œil et enregistrée à la main. Les plaques ont été remises à un grand nombre d'"ordinateurs" semi-qualifiés pour déterminer les positions des étoiles sur chaque plaque. (Avant son sens moderne, le mot "ordinateur" désignait une personne qui effectue des calculs). Les "ordinateurs" mesureraient manuellement chaque étoile par rapport à la douzaine d'étoiles de référence dans cette plaque particulière, puis effectueraient des calculs pour déterminer l' ascension droite et la déclinaison de l'étoile . L'objectif initial de 11 mag pour la magnitude limite a été généralement dépassé, cependant, certains observatoires mesurant régulièrement des étoiles aussi faibles que 13 mag. Au total, quelque 4,6 millions d'étoiles (8,6 millions d'images) ont été observées. Les étoiles les plus brillantes étaient surexposées sur les plaques, non mesurées, et donc absentes des catalogues résultants. Les mesures des plaques (sous forme de coordonnées rectangulaires), ainsi que les formules pour les transformer en coordonnées équatoriales, ont été publiées dans les volumes originaux du Catalogue Astrographique, bien que les coordonnées équatoriales qui les accompagnent n'aient plus qu'un intérêt historique. La publication des mesures s'est déroulée de 1902 à 1964 et a donné lieu à 254 volumes imprimés de données brutes.

Pendant des décennies, le catalogue astrographique a été largement ignoré. Les données étaient difficiles à manipuler car elles n'étaient disponibles ni sous forme lisible par machine ni en coordonnées équatoriales. Des décennies de travail ont été dépensées à l'échelle internationale avant que le projet ne soit remplacé par des techniques astronomiques modernes. Un problème était que le travail a pris beaucoup plus de temps que prévu. Comme initialement prévu, le projet ne devait durer que 10 à 15 ans. Un problème plus grave était que, alors que de nombreux astronomes européens étaient préoccupés par ce projet, qui nécessitait un travail régulier et méthodique plutôt que de la créativité, dans d'autres parties du monde, notamment aux États-Unis, l' astrophysique devenait beaucoup plus importante que l' astrométrie . En conséquence, l'astronomie française en particulier a pris du retard et a traîné pendant des décennies.

La Carte du Ciel

Le volet Carte du Ciel encore plus ambitieux du programme a été entrepris par certains des observatoires participants, mais n'a été ni achevé ni même commencé par d'autres. Les cartes se sont avérées excessivement coûteuses à photographier et à reproduire, généralement via des plaques de cuivre gravées ( photogravure ), et de nombreuses zones n'ont pas été complétées ou correctement publiées. Les planches qui ont été prises en général existent encore, mais ne couvrent que la moitié du ciel. Ils sont généralement archivés dans leurs observatoires d'origine. Très peu de plaques ont été récemment re-mesurées et ré-analysées avec la disponibilité des données du catalogue Hipparcos (voir ci-dessous).

Combinaison du catalogue astrographique avec Hipparcos

La grande quantité de travail investie dans le Catalogue Astrographique, prise de plaques, mesure et édition, a longtemps semblé ne rapporter qu'un profit scientifique marginal. Mais aujourd'hui, les astronomes doivent beaucoup à ce grand effort en raison de la possibilité de combiner ces positions d'étoiles centenaires avec les résultats du satellite d' astrométrie spatiale Hipparcos de l'ESA , permettant de dériver des mouvements propres de haute précision pour 2,5 millions d'étoiles. Plus précisément, les positions du catalogue astrographique ont été transférées des catalogues imprimés vieux de plusieurs décennies sous une forme lisible par machine (entreprise à l' Institut d'astronomie Sternberg de Moscou sous la direction de A. Kuzmin) entre 1987 et 1994. Les données ont ensuite été réduites à nouveau (au US Naval Observatory à Washington sous la direction de Sean Urban), en utilisant les étoiles de référence mesurées par le satellite d' astrométrie Hipparcos . Les étoiles du catalogue Hipparcos ont été utilisées pour établir un cadre de référence détaillé aux différentes époques des plaques du catalogue astrographique, tandis que les 2,5 millions d'étoiles du catalogue Tycho-2 ont fourni un cadre de référence dense pour permettre aux distorsions des plaques d'être calibrées avec précision et corrigée. Les mouvements propres de toutes les étoiles du catalogue Tycho ont ensuite pu être dérivés en particulier grâce au catalogue astrographique, mais en plus en utilisant les positions des étoiles de plus de 140 autres catalogues au sol. Outre les 120 000 étoiles du catalogue Hipparcos lui-même, le catalogue Tycho-2 résultant (compilé à l' observatoire de l'Université de Copenhague sous la direction d'Erik Høg) est désormais le catalogue d'étoiles le plus grand, le plus précis et le plus complet des étoiles les plus brillantes de la planète. ciel. C'est actuellement la base pour dériver les positions de toutes les étoiles les plus faibles du ciel. Sean Urban de l' US Naval Observatory a écrit en 1998 :

L'histoire de l'effort du catalogue astrographique est celle d'individus dévoués consacrant des décennies fastidieuses de leur carrière à un seul objectif. Certains pensent que c'est aussi l'histoire de la façon dont les meilleurs observatoires européens du XIXe siècle ont perdu leur leadership dans la recherche astronomique en consacrant tant de ressources à cette seule entreprise. Longtemps dépeint comme une leçon de choses dans la surambition, le Catalogue Astrographique s'est plus récemment transformé en une leçon sur la façon dont les anciennes données peuvent trouver de nouvelles utilisations.

Les références

Autres liens

• Henry Chamberlain Russell pour plus de détails sur la contribution australienne
• [1] Groupe de travail de la Commission 8 de l'AIU, comprend une photographie de religieuses mesurant la collection de plaques du Vatican (1910-1921)
• [2] Histoire de l'Observatoire de Toulouse (avec une section sur la Carte du Ciel)
• [3] Une compilation de matériel historique de l'Observatoire de Palerme