CHAPITRE X

LES APPLICATIONS NOUVELLES DE LA PHOTOGRAPHIE A L'ASTRONOMIE, — LES PHOTOGRAPHIES UES ASTRES. — LE CONGRÈS POUR LA CARTE PHOTOGRAPHIQUE DU CIEL, SES DÉBUTS EN 1888.

L'application de la photographie à l'astronomie physique n'est pas de date récente. Nous avons rapporté dans les Merveilles de la science (1) ses premiers débuts en exposant les résultats obtenus par MM. Warren de la Rue et Airy en Angleterre, le père Secchi à Rome, M. Schmidt à Athènes, M. Rutherford à New- York, pour la photographie des principaux astres de notre système solaire. Mais ce genre

(1) Tome III, pages 154-160.

d'application de l'art photographique a pris de nos jours un développement considérable, et a abouti à la grande opération qui sera l'honneur scientifique de notre siècle. Nous voulons parler de l'exécution d'une carte du ciel par la photographie, projet arrêté dans un congrès mémorable d'astronomie qui s'est réuni à Paris en 1 887, pour se concerter sur cette œuvre magnifique. Nous ferons connaître dans ce chapitre les découvertes faites depuis l'année 1870 jusqu'à ce jour, dans ce champ particulier de recherches.

Disons d'abord comment on opère pour obtenir l'épreuve photographique des astres, tels que planètes, satellites et comètes.

On comprend qu'une simple épreuve prise dans la chambre noire ne saurait donner une image suffisante d'un astre. Il faut nécessairement agrandir cette image par les objectifs des grands télescopes installés dans les Observatoires astronomiques et fixer ces images agrandies. Seulement, les verres des lunettes astronomiques sont achromatisés pour les rayons visibles, et non pour les radiations chimiques. La mise au point faite dans ces lunettes à la simple vue ne saurait être la même pour la photographie : on n'aurait qu'une épreuve confuse. On est donc forcé de prendre des télescopes dont l'objectif, formé d'un miroir concave argenté, est toujours achromatique pour tous les rayons. On remplace l'appareil réfringent qui forme l'oculaire par le papier photographique.

. Nous n'avons pas besoin de dire que les télescopes destinés à la photographie céleste doivent pouvoir suivre le mouvement apparent de la sphère céleste, c'est-à-dire être montés équatoriaiement.

Ainsi que nous l'avons dit dans les Merveilles de la science, la lune et le soleil ont été les premiers astres photographiés par MM. "Warren de la Rue, Airy, Grubb, le père Secchi et Rutherford.

SUPPLÉMENT A LA PHOTOGRAPHIE

Les éclipses de soleil vinrent fournir à la photographie céleste les moyens . de prouver son utilité. L'instrument photographique a permis de découvrir des phénomènes que leur rapidité empêchait de laisser étudier. En 1862, Warren de la Rue à Riva Bellosa, le père Secchi et les observateurs espagnols au Discerto de las Palmas, obtinrent, pendant l'éclipsé solaire, de belles photographies de la couronne du soleil, et pendant la même éclipse, la photographie fit reconnaître que les protubérances étaient partie constituante du soleil.

La couronne solaire fut observée dans les éclipses suivantes. Le 6 mai 1883, M. Janssen obtint, pendant l'éclipsé totale, de belles épreuves, qui mirent en évidence d'importants détails de structure, et il put examiner avec soin les astres qui environnent le soleil. M. Janssen avait préparé deux grands appareils avec huit chambres photographiques qui avaient été dressées pour saisir le passage des planètes intramercurieiles.

C'est en effet pour l'observation des passages des planètes sur le disque du soleil que la photographie rend de grands services et notamment pour l'examen des contacts extérieur et intérieur. On sait que M. Janssen fit installer pour ie passage de Ténus sur le soleil, en 1882, une sorte de revolver photographique , permettant d'obtenir rapidement un certain nombre d'épreuves.

On doit également à M. Janssen de remarquables photographies de la surface du soleil, obtenues en réduisant la durée de la pose.

C'est aux travaux de deux astronomes français, les frères Henry, de l'Observatoire de Paris, que sont dus les progrès immenses qui ont été faits récemment par la photographie céleste.

Voici dans quelles circonstances intéressantes MM. Prosper et Paul Henry ont été

conduits à entreprendre ces recherches, qui devaient aboutir à la grande entreprise internationale de l'exécution de la carte entière du ciel par les procédés photographiques.

Depuis l'invention des lunettes et des télescopes, les astronomes ont sondé dans tous les sens les profondeurs du ciel. A l'aide de grossissements considérables, ils ont pu distinguer des millions d'étoiles, des milliers de nébuleuses, des comètes et des planètes qui fussent à jamais restées inconnues, si les observateurs avaient toujours été condamnés à faire usage, comme les anciens, de l'organe de la vue, sans le secours des instruments qui rapprochent des centaines et des milliers de fois les corps disséminés dans l'espace. Des catalogues et des cartes célestes ayant été dressés dans notre siècle, avec un soin minutieux, à l'aide des plus fortes lunettes, il semblait que le nombre des astres accessibles aux investigations dût rester à peu près stationnaire. Il n'en est rien cependant : grâce à la photographie, des étoiles, ainsi que des nébuleuses dont on ne soupçonnait pas l'existence, sont venues se dessiner sur des épreuves obtenues à l'Observatoire de Paris par les frères Henry. La photographie céleste, on peut le dire avec toute assurance, nous ménageait, sous leur impulsion, de magnifiques surprises.

La trace laissée sur la voûte céleste par la marche apparente du soleil (ou l'éclipti que) est parsemée d'étoiles dont il importe de connaître exactement la position, car c'est dans cette région que se trouvent les planètes, les grosses comme les petites. On sait que celles-ci sont nombreuses; 280 ont été trouvées jusqu'à 1889 circulant entre Mars et Jupiter. La recherche de ces astres a été singulièrement facilitée par la construction de cartes écliptiques, dont l'Observatoire de Paris s'occupe depuis longtemps.

Ce travail important, c'est-à-dire celui des cartes célestes, fut entrepris par Chacornac, en 1852. Interrompu à la mort de cet astronome, il fut repris, en 1873, par MM. Paul et Prosper Henry. Ces cartes représentent toutes les étoiles, jusqu'à la 43e grandeur, comprises dans la zone écliptique. Chacune de ces cartes, dans son cadre de 32 centimètres, représentant un carré de 5 degrés de côté sur le ciel, il en. faudrait 72 semblables pour figurer toute la zone écliptique. 36 de ces feuilles, renfermant 36 000 étoiles, furent construites en 1886 par MM. Henry, qui en terminèrent bientôt d'autres contenant 15 000 étoiles. Ce travail, très long et très minutieux, était poursuivi avec persévérance par ces deux astronomes; mais ils se trouvèrent arrêtés par la très grande difficulté que présente la partie du ciel où ils étaient arrivés, et qui contient la voie lactée. Dans cette partie, certaines feuilles auraient eu jusqu'à 15 000 ou 18 000 étoiles chacune. Avec une telle condensation d'astres, les procédés ordinaires deviennent à peu près inapplicables. MM. Henry songèrent donc à recourir à la photographie, déjà essayée dans plusieurs observatoires (à Meudon notamment) et qui avait donné en Angleterre de si remarquables résultats pour certains astres aussi pâles que la nébuleuse d'Orion.

La première tentative qu'ils firent, en 1884, avec un appareil provisoire, qui était insuffisant pour le but qu'on poursuivait, réussit pourtant fort bien.

Les épreuves que nous avons vues ont été obtenues avec un objectif de 16 centimètres de diamètre, et de 2m,40 de distance focale, achromatisé pour les rayons chimiques. Elles représentaient, sur une surface d'un peu moins de 1 décimètre carré, une étendue du ciel de 3 degrés en ascension droite et de 2 degrés en déclinaison, et Ton pouvait apercevoir sur le cliché 45 000 étoiles de la 6e à la 12e grandeur,

c'est-à-dire jusqu'à la limite de visibilité que permet un objectif de cette dimension. On sait qu'à la vue simple on ne peut apercevoir les étoiles que jusqu'à la 6e grandeur ; il n'y en a qu'une seule dans l'espace figuré sur l'épreuve dont il s'agit. Les diamètres de ces étoiles sont à peu près proportionnels à leur éclat, sauf pour les étoiles jaunes, qui viennent un peu plus faibles.

L'appareil photographique provisoire qui servit à faire ces essais se composait d'une caisse carrée de bois, adaptée à l'une des lunettes équatoriales du jardin, de 25 centimètres d'ouverture, qui formait un puissant chercheur, permettant de suivre les astres avec une très grande précision. On n'a pas employé les plaques au gélatino-bromure.

Les étoiles vinrent avec une telle netteté que nulle part on n'a obtenu des résultats aussi satisfaisants.

Ces premiers résultats engagèrent MM.

Henry à construire un puissant appareil spécial pour photographier la voûte céleste.

L'appareil construit par les frères Henry, et qui est établi aujourd'hui à l'Observatoire de Paris, pour reproduire les images agrandies des astres ou des nébuleuses, se compose de deux lunettes juxtaposées, et contenues dans un même tube rectangulaire.

L'objectif de la première lunette a 0m, 24 d'ouverture et 3m, 60 de foyer. C'est une sorte de pointeur ou de chercheur, car son axe optique est parallèle à celui de la lunette photographique. Les deux lunettes ont le même champ. On est donc certain de reproduire une portion du ciel sur le cliché, quand on voit cette même partie dans la première lunette. La seconde lunette, qui sert à la production de l'image photographique, a 0m,34 d'ouverture et 3m,43 de foyer. Elle est achromatisée pour les rayons ■chimiques. L'appareil est mon té de manière à recevoir tous les mouvements convenables pour suivre la marche d'un astre.

SUPPLÉMENT A LA PHOTOGRAPHIE

Dès le 18 janvier 1886, on savait que MM- Henry avaient obtenu un succès dépassant toutes les espérances. En une heure de pose, ils avaient des clichés de 6 à 7 degrés carrés, sur lesquels étaient reproduits, avec un éclat, et une pureté de contours extrêmes, tous les astres, au nombre de plusieurs milliers, jusqu'à la 16e grandeur, c'est-àdire bien au delà de la visibilité donnée par les meilleures lunettes sous le ciel de Paris. Des étoiles de 17e grandeur avaient même été obtenues en assez grand nombre, lesquelles n'avaient sans doute jamais été vues dans les meilleures lunettes.

Outre les étoiles, on découvrit aussi, quelquefois, sur les clichés, d'autres objets, invisibles dans les plus grands instruments : telle est la nouvelle nébuleuse des Pléiades, citée plus haut.

La séparation des étoiles doubles et multiples se trouvera ainsi grandement simplifiée, à l'avenir.

De belles images des principales planètes et des satellites furent obtenues ; plusieurs épreuves laissaient voir des étoiles inconnues jusqu'ici.

La nébuleuse d'Orion montra très nettement ses plus faibles détails.

C'était donc là un nouveau et immense champ d'études ouvert à l'activité des astronomes. Tout observateur pourra désormais, profitant d'une belle soirée, recueillir avec un appareil photographique convenable deux ou trois clichés, contenant chacun plusieurs milliers d'astres d'une pureté de définition irréprochable et d'une exactitude absolue de position, et ces clichés, transportés dans son cabinet de travail, lui procureront plusieurs mois de recherches fructueuses, à l'aide d'un simple microscope muni d'une vis micrométrique.

Ajoutons que cette étude se fera avec bien plus de facilité et moins de fatigue qu'avec ces lunettes de dimensions exceptionnelles, qu'on construit aujourd'hui, à s. a\ h.

grands frais, dans divers Observatoires, sans qu'on soit encore assuré qu'elles auront une supériorité bien sensible sur les instruments de moyenne dimension actuellement en usage, et qui, d'ailleurs, ne peuvent être utilement employés que par de belles nuits, assez rares sous le ciel de Paris.

Un devoir impérieux s'imposait donc aux

Fig. 65. — M. l'amiral Mouchez, directeur de l'Observatoire astronomique de Paris.

astronomes : c'était d'entreprendre immédiatement le levé photographique delà carte complète du ciel, pour léguer aux astronomes des siècles futurs l'état du ciel à. la fin du dix-neuvième siècle.

M. Mouchez, le savant directeur de l'Observatoire astronomique de Paris, qui a eu la belle pensée de faire procéder au travail dont nous parlons, par le concours général des astronomes de tous pays, expliqua, dans une note présentée, en 1886, à l'Académie

des sciences de Paris, comment ce vaste tra-

vail, réparti sur tout le globe, entre huit ou dix Observatoires bien situés, pourrait se faire sans grands frais, en quelques années, et permettrait de fixer la position actuelle de vingt ou trente millions d'étoiles.

Quand on songe que c'est au milieu de l'atmosphère si troublée de Paris qu'ont été obtenues les photographies d'étoiles inférieures à la 16e grandeur, il est difficile d'imaginer la quantité prodigieuse d'astres nouveaux qui viendraient se révéler sur les clichés de MM. Henry, si ces astronomes pouvaient établir leurs appareils sous le ciel si pur des tropiques, ou dans des stations aussi favorables que le Pic du Midi, en France. Peut-être obtiendraient-ils alors des étoiles de 18e grandeur. En pénétrant plus profondément dans le ciel qu'on ne l'a fait jusqu'ici, leurs clichés prendraient sans doute, à quelque distance, l'apparence d'une nébulosité continue, comme le ciel luimême, dans les belles nuits tropicales.

Bien des corps inconnus ayant une marche sensible pendant une heure ou deux de pose, comme les petites planètes, les comètes, la planète trans-neptunienne, si elle existe, ou des satellites encore inconnus, révéleraient leur existence par le tracé de leur route au milieu des étoiles fixes, comme cela a déjà eu lieu pour P allas.

Le Congrès pour l'exécution de la carte du ciel par les procédés photographiques, s'est réuni à Paris, pour la première fois, au mois d'avril 1887.

Dans la séance de l'Académie des sciences du 18 avril 1887, le président, M. Janssen, annonçait la présence de nombreux astronomes de divers pays, venus à Paris pour ce congrès.

<( Au nom de l'Académie, dit M. Janssen, je souhaite, la bienvenue aux savants qui sont venus pour assister au Congrès qui doit fixer les conditions dans lesquelles doit s'effectuer la photographie de tout le ciel. On se rappelle qu'à propos des beaux travaux des frères Henry, concernant la reproduction du ciel étoilé, on décida d'exécuter

une photographie complète de tous les astres qui parsèment le firmament, avec le concours des observateurs de tous les pays. D'après le désir de M. Mouchez, directeur de l'Observatoire de Paris, : l'Académie s'est chargée de faire les invitations. Elle a la satisfaction de remercier les astronomes qui ont bien voulu venir coopérer à l'œuvre scientifique qui doit donner l'état exact de la voûte céleste à la fin du dix-neuvième siècle. Soixante membres étrangers font partie de ce Congrès, qui sera présidé par M. Struve, directeur de l'observatoire de Pulkova. Deux séances ont déjà été tenues ; les questions se succèdent rapidement; on a déjà arrêté les grandeurs des étoiles qui seront photographiées, ainsi que le genre des instruments à employer. »

Les réunions eurent lieu à l'Observatoire,, du 16 au 25 avril 1887. On comptait 56 astronomes, appartenant à seize nations différentes.

. Sans entrer dans le détail des travaux présentés par les membres de cet important aréopage scientifique, nous rapporterons les conclusions votées par le Congrès. Ce sont les suivantes :

1° Les progrès réalisés dans la photographie astronomique rendent absolument nécessaire que les astronomes du siècle actuel entreprennent, d'un commun accord, la reproduction photographique du ciel.

2° Cette œuvre sera entreprise à certaines stations, qu'il faudra choisir, et à l'aide d'instruments, identiques dans leurs parties essentielles.

3° Le principal but qu'on doit chercher à réaliser est la représentation de l'état général du ciel à l'époque actuelle.

4° On adoptera pour la photographie un instrument réfractant, c'est-à-dire en combinant des lentilles pour projeter l'image sur la plaque sensibilisée par le gélatino-bromure.

5° On choisira, parmi les étoiles à photographier, les étoiles de quatorzième grandeur comme limite extrême : ce qui implique un temps de pose nettement déterminé.

La carte du ciel renfermera environ 20 millions d'étoiles, qui seront reproduites sur les clichés photographiques après une pose de 15 minutes. A côté des clichés destinés à la construction de la carte, il sera fait des clichés pour lesquels la durée de pose sera réduite à 3 minutes environ t et sur lesquels on trouvera toutes les étoiles jusqu'à la onzième grandeur.

Cette carte céleste comprendra 1 800 ou 2000 feuilles, qui représenteront les 42 000 degrés

SUPPLÉMENT A LA PHOTOGRAPHIE

carrés compris dans la surface sphéf ique formant la voûte céleste»

Dans sa dernière séance, le Congrès a élu les membres du Gomité permanent d'exécution, lequel a constitué un bureau de neuf membres (M. Mouchez, président}, pour exécuter les expériences et les études arrêtées par le Congrès et .pour activer les préparatifs d'exécution.

Dans une séance suivante du même mois, M. Mouchez offrait à l'Académie le résultat des premiers travaux photographiques exécutés par MM. Paul et Prosper Henry, pour l'exécution de la carte du ciel .

« MM. Paul et Prosper Henry viennent, dit M. Mouchez, de donner ainsi aux astronomes la possibilité de faire facilement, en quelques années et à l'aide du concours d'une dizaine d'observatoires répartis sur la surface du globe, la carte complète de la voûte céleste, comprenant non seulement les bOOO à 6000 astres visibles . à l'œil nu, mais aussi les millions d'étoiles, jusqu'aux plus faibles, visibles seulement avec les plus puissants instruments. »

M. Mouchez donne ensuite la liste des principaux catalogues d'étoiles, et le programme provisoire des questions à, résoudre pour atteindre le but proposé.

Six magnifiques planches sont annexées à ce travail. La lune, l'amas des Gémeaux, celui d'Hercule, Jupiter, Saturne, sont figurés, d'après les photographies obtenues à l'Observatoire de Paris.

Un Bulletin spécial du comité d'exécution de la carte du ciel a commencé de paraître en 1888. M. l'amiral Mouchez, en présentant à l'Académie le premier numéro de ce Bulletin, annonçait que les expériences et les études préparatoires étaient activement poursuivies par les savants des divers pays qui s'en sont chargés, à la suite du Congrès de 1887.

M. le docteur D. Gill, directeur de l'Observatoire du Cap de Bonne-Espérance, envoyait un mémoire sur la meilleure méthode de montage des plaques photographiques. M. le docteur Vogel, de Potsdam, avait fait d'excellents réseaux de repère ; il avait également à peu près terminé l'étude

de la déformation de la couche sensible.

M. le docteur Scheiner avait constaté que la durée de pose des photographies stellaires semble être sans influence sur l'exactitude des positions des étoiles.

Disons, en terminant ce chapitre, qu'un astronome des États-Unis a publié, en 4888, une notice dans laquelle il prétend que la

Fig. 66. — M. Janssen.

photographie astronomique est une science exclusivement américaine. C'est se montrer bien injuste ou tout à fait ignorant des travaux exécutés en Angleterre et en France, les seuls pays qui aient le droit de réclamer l'invention de la photographie astronomique. Il y a un demi-siècle que les physiciens français s'occupent de cette question, et aujourd'hui ]a France est à la tête de l'imposant mouvement qui va permettre de faire l'application la plus grandiose de la photographie à la construction de la carte du ciel de la fin du dix-neuvième siècle.

La carte dont le Congrès astronomique de Paris a tracé le programme sera certainement, aux yeux des astronomes de l'avenir, le monument scientifique le plus considérable et le plus fécond en découvertes que les siècles passés leur auront légué.