Filtres d’observation astronomique : lesquels choisir et quand les utiliser

Que ce soit pour atténuer les effets de la pollution lumineuse ou pour isoler les bandes d’émission lumineuses de certaines nébuleuses afin de les mettre en valeur, les filtres sont des outils précieux pour améliorer la qualité des observations et des photographies d’objets du ciel profond, dans des conditions spécifiques.

Vaonis propose deux types de filtres : un filtre CLS (pour réduire la pollution lumineuse urbaine) et un filtre duo-bande, chacun adapté à des usages distincts. Découvrez tout ce qu’il faut savoir pour comprendre et maîtriser l’utilisation des filtres en astronomie.

Quel est le principe de fonctionnement d’un filtre pour l’observation astronomique?

Lumière, couleurs et longueur d’onde

La lumière est une combinaison de rayonnements de différentes longueurs d’onde, qui peuvent être décomposés sous forme d’un spectre. C’est ce qui se produit, par exemple, lorsque la lumière traverse un prisme ou lorsqu’elle passe à travers des gouttes de pluie, formant un arc-en-ciel.

Pour nos yeux, les différentes longueurs d’onde se manifestent sous forme des couleurs du spectre. La longueur d’onde de la lumière visible se mesure en nanomètres (abréviation : nm, soit un milliardième de mètre). Nous pouvons percevoir des longueurs d’onde comprises entre 380 nanomètres, correspondant à la couleur violette, et 780 nanomètres, correspondant à la couleur rouge.

Le spectre visible et les longueurs d’onde correspondant aux différentes couleurs.

Les capteurs des smart télescopes peuvent détecter une plage de longueurs d’onde plus étendue, incluant notamment les infrarouges. Cependant, ces longueurs d’onde doivent généralement être filtrées pour garantir une meilleure qualité d’image.

La lumière des astres et des éclairages artificiels.

Les différentes sources de lumière, qu’elles soient artificielles ou naturelles, émettent sur tout ou partie du spectre lumineux avec des intensités variées. Par exemple, les lampes à vapeur de sodium, couramment utilisées pour l’éclairage urbain, émettent principalement dans les tons jaune-orangé.

Observer depuis un environnement urbain peut donc être amélioré en filtrant les longueurs d’onde correspondant à ces éclairages… à condition de ne pas bloquer la lumière provenant des astres.

Certains objets du ciel profond émettent principalement dans des longueurs d’onde spécifiques. C’est le cas des nébuleuses à émission, qui rayonnent majoritairement autour de 656 nanomètres (dans le rouge). Cette lumière est principalement due à l’ionisation de l’hydrogène qui compose ces nébuleuses, un phénomène que l’on appelle la raie d’émission de l’hydrogène alpha. Les nébuleuses émettent également, par exemple, dans la raie de l’oxygène III (dans le vert).

L’utilisation d’un filtre qui bloque les longueurs d’onde indésirables tout en laissant passer celles des nébuleuses permet donc d’observer ces objets avec plus de clarté et d’obtenir des images plus contrastées.

Les filtres proposés par Vaonis disposent d’un système de fixation rapide et sont automatiquement détectés par le smart télescope.

Les filtres à bande large : le filtre CLS Vaonis

L’Univers regorge d’objets qui rayonnent dans une vaste gamme de longueurs d’onde. Pour atténuer les effets de la pollution lumineuse tout en permettant l’observation d’une grande diversité de cibles, on utilise des filtres à bande large. Ces filtres laissent passer de larges portions du spectre lumineux tout en bloquant les longueurs d’onde les plus gênantes.

Ces filtres offrent une plus grande polyvalence pour l’observation en milieu urbain. En revanche, ils laissent passer davantage de lumière parasite. Ils sont moins coûteux à produire.

Représentation simplifiée des plages de longueur d’ondes filtrées par le filtre CLS Vaonis.

Les filtres à bande étroite : le filtre duo-bande Vaonis

Contrairement à un filtre à bande large, un filtre à bande étroite est beaucoup plus sélectif et particulièrement efficace pour éliminer la pollution lumineuse. Il filtre également partiellement la lumière des étoiles, ce qui permet de mieux faire ressortir certaines nébuleuses.

La nébuleuse de la Rosette : À gauche sans filtre, à droite avec le filtre duo-bande Vaonis.

Représentation simplifiée des plages de longueur d’ondes filtrées par le filtre Duo-bande Vaonis.

Recommandations pour l’utilisation des filtres

Le tableau ci-dessous présente des recommandations sur le type de filtre à utiliser (ou non) en fonction du type d’objet que vous souhaitez observer et du niveau de pollution lumineuse de votre site. Ce niveau peut être évalué à l’aide de l’échelle de Bortle, qui va de 9 (ciel extrêmement pollué des grandes métropoles) à 1 (ciel totalement dépourvu de pollution lumineuse).

Pour connaître le score de votre site d’observation sur l’échelle Bortle, vous pouvez consulter la carte suivante : https://www.lightpollutionmap.info

Comment reconnaître le type de nébuleuses

Dans l’application Singularity, les nébuleuses sont identifiées et classées par type.

Toutes les nébuleuses en émission sont adaptées à l’observation avec le filtre duo-bande, en particulier lorsqu’elles se trouvent au cœur de régions riches en étoiles.

Les nébuleuses par réflexion, quant à elles, renvoient la lumière d’étoiles brillantes situées à proximité et émettent donc sur une large portion du spectre. Elles ne doivent pas être observées avec le filtre duo-bande.

Pour les nébuleuses mixtes, qui combinent émission et réflexion, il est également conseillé de ne pas utiliser le filtre duo-bande, car il pourrait atténuer excessivement certaines parties de ces nébuleuses.

Exemples de nébuleuses à observer avec le filtre duo-bande :

• Les nébuleuses rouges ou vertes.
• Exemples : North America, Aigle, Rosette, Dentelles du Cygne, Pacman, Tulipe, Nébuleuses du Cœur et de l’Âme, Bulle, Croissant, Tarentule, Statue de la Liberté, M27.

Exemples de nébuleuses à ne pas observer avec le filtre duo-bande :

• Les nébuleuses bleues, blanches ou jaunes.
• Exemples : Lagune et Trifide (mixtes), M42 (mixtes), Tête de Cheval (mixte), Pléiades (réflexion), Iris (réflexion), Carène (mixte), Helix (mixte), Rho Ophiuchi (mixte).

À propos des nébuleuses planétaires

Certaines nébuleuses planétaires émettent fortement autour de la raie de l’oxygène III et peuvent être observées avec le filtre duo-bande, comme la nébuleuse de l’Haltère (M27). En revanche, certaines émettent sur une portion plus large du spectre, et il est préférable de les observer sans filtre duo-bande, comme la nébuleuse Helix.

À propos des amas d’étoiles

Les étoiles rayonnent globalement sur l’ensemble du spectre. L’utilisation d’un filtre, même pour réduire la pollution lumineuse, atténuerait également leur éclat. De plus, les étoiles sont des astres ponctuels et bien contrastés par rapport au fond du ciel. Il n’est donc pas nécessaire d’utiliser un filtre pour observer les amas d’étoiles, quelle que soit la qualité du ciel.

À propos des galaxies

Une galaxie regroupe l’ensemble des types d’astres, notamment de nombreuses étoiles. Elle rayonne donc sur l’ensemble du spectre. Pour cette raison, il n’est pas recommandé de les observer avec un filtre, sauf dans des environnements à la pollution lumineuse extrême.