Année après année, les appareils photographiques numériques deviennent de plus en plus sensibles. Leurs capteurs d’images, un CCD (Charged Coupled Device) ou un CMOS (Complementary Metal Oxide Semi conductor) sont désormais capables, avec leur sensibilité ISO croissante, d’offrir des images de bonne qualité dans la pénombre, au crépuscule, et même… la nuit. Dans un précédent billet, j’expliquais comment photographier facilement des paysages nocturnes, simplement éclairés par la Lune ou les étoiles… C’était en 2010, et depuis, les boîtiers numériques ont tellement progressé qu’il est désormais possible de photographier directement, sans télescope, étoiles, nébuleuses et galaxies…

Bien sûr, il n’est pas question d’affirmer ici que les astronomes, amateurs ou professionnels, n’ont plus besoin de la fabuleuse puissance des télescopes pour explorer l’Univers, mais simplement que cet été, si vous passez vos vacances à la campagne ou à la montagne, sous un ciel pur, suffisamment éloigné de la pollution lumineuse des agglomérations, vous pourrez facilement enregistrer la lumière d’étoiles, de nébuleuses et de galaxies invisibles…
La photographie astronomique, depuis ses débuts voici plus d’un siècle et demi, est confrontée à une double injonction contradictoire : d’une part, les astres brillent d’un très faible éclat, d’autre part le ciel bouge… Or le seul moyen pour un photographe d’enregistrer l’image d’un objet faiblement lumineux consiste à allonger le temps de pose. Comment faire, si l’objet photographié est en mouvement ?

Ce mouvement n’est qu’apparent, bien sûr : il s’agit de la rotation apparente du ciel, en 24 heures, due à la rotation de la Terre sur elle-même. Pour corriger ce mouvement apparent – un degré toutes les quatre minutes – les astronomes ont inventé au début du XIX e siècle la monture équatoriale, un mouvement d’horlogerie mécanique tournant en sens inverse de la rotation terrestre, et permettant, à condition qu’elle soit bien réglée, c’est à dire que son axe de rotation soit parallèle à l’axe de rotation de la Terre, de suivre plus ou moins précisément l’astre observé…
C’est cette technique qui a vu l’explosion de la photographie astronomique, au début du XX e siècle, et les premières images de nébuleuses et de galaxies…

Jusqu’au début du XXI e siècle, il était impossible de photographier le ciel nocturne sans être astronome amateur, et sans disposer d’une complexe et coûteuse monture équatoriale. Bien sûr, les astronomes continuent à utiliser ces montures, qui, très sophistiquées aujourd’hui, permettent de pointer automatiquement les astres, et de les suivre avec une grande précision : les astronomes amateurs réalisent aujourd’hui des photographies bien meilleures que celles des plus puissants télescopes du monde dans les années 1970…
Mais les progrès des appareils photographiques permettent aujourd’hui de se lancer dans l’exploration du cosmos sans télescope, sans monture équatoriale, avec le plus simple matériel : l’appareil et un pied photo.
Cela signifie t-il qu’en prenant une photographie du ciel avec votre appareil, celui-ci révélera des nébuleuses, des galaxies ? Pas tout à fait… Ces astres sont vraiment très pâles, ils brillent cent, mille, un million de fois moins que la moins brillante étoile visible à l’œil nu… Et, encore une fois, comme le ciel tourne, il est impossible de laisser l’obturateur de l’appareil ouvert trop longtemps.

Pour dépasser ce problème en apparence insoluble, j’ai voici quelques années initié une technique dite de « la monture équatoriale virtuelle ». Il s’agit de prendre un grand nombre de photographies à court temps de pose de l’astre convoité, puis d’utiliser un logiciel spécialisé de traitement d’images astronomiques, lequel recale automatiquement les images enregistrées. Résultat ? L’accumulation des photographies augmente ce que les astrophotographes appellent le signal, c’est à dire l’astre photographié, tout en diminuant ce qu’ils appellent le bruit, c’est à dire le « grain », les défauts, les artefacts électroniques de chaque image individuelle. Cette technique – utilisée par les astronomes amateurs et professionnels pour obtenir des temps de pose de plusieurs heures ou plusieurs dizaines d’heures à l’aide de dizaines de prises de vue – donne des résultats spectaculaires.

Alors, comment faire ? D’abord, trouver un site d’observation où le ciel est le plus pur possible, et prendre ses images astronomiques lors de nuits sans Lune. Ensuite, bien sûr, choisir une cible… La carte du ciel du mois de juillet 2015 indique quelques amas, nébuleuses et galaxies célèbres, parmi les plus brillants du ciel. La plupart sont invisibles à l’œil nu, et seront, justement, rendus visibles par la magie de la photographie en longue pose… Ces astres, les nébuleuses M 8, M 20 du Sagittaire, M 27 du Petit Renard, les amas d’étoiles M 13 d’Hercule et NGC 869-884 de Persée, les galaxies M 31, M 51, M 81, M 82, M 101 sont environnés par des astres bien plus pâles et lointains, qu’il est possible d’enregistrer aussi…
Mais à la limite, point n’est besoin pour vos premiers tests de chercher une cible en particulier : en pointant votre appareil photo vers le zénith et dans la direction de la Voie lactée, vous êtes sûrs de découvrir des milliers d’étoiles, et parmi elles, probablement, un amas d’étoiles, une nébuleuse, une galaxie…
Je vous conseille de ne pas choisir d’objectifs à trop grand champ et de faible focale : la distorsion optique, pendant les prises de vue, rendra, pour le logiciel, le compositage des images difficile, voire impossible…
Utilisez donc, si possible, des objectifs de 50, 85, 135, 180, 200, 300 mm de focale…
Bien sûr, plus la focale sera grande, plus le champ sera réduit, et plus le temps de pose de chaque photographie devra être court, pour ne pas que le bougé du à la rotation du ciel soit sensible… Il suffit de faire des tests, en cherchant le temps de pose maximal durant lequel les étoiles demeurent ponctuelles et ne dessinent pas de petits traits lumineux. Dans tous les cas, ce temps de pose ne dépassera pas 10 secondes pour un objectif de 50 mm et 1 à 2 secondes pour un objectif de 300 mm…

Une fois ce test réalisé, réglez le diaphragme de l’objectif à une grande valeur d’ouverture, entre 1,8 et 4, choisissez une sensibilité ISO importante – 2000, 4000, 8000 ISO – et enregistrez vos images en fichier raw, si possible.
Reste la prise de vue : si votre appareil dispose d’un intervallomètre interne, ou si vous disposez d’un intervallomètre, réglez-le sur 25, 50, 100 poses, ou plus… Prendre les images à la main, une à une, est bien sûr possible, mais il est à craindre que l’appareil bouge pendant la pose, un déclencheur souple est alors souhaitable.
Reste à additionner les photographies prises… Des logiciels réalisent ce compositage automatiquement, comme Deep Sky Stacker ou Registax, par exemple, ou encore Iris ou Prism, très utilisés par les astronomes amateurs.
L’addition des images révélera une quantité d’astres surprenante sur votre photographie finale. Sous un beau ciel de campagne, l’addition de quelques centaines de poses permet facilement de révéler des étoiles dix à vingt mille fois plus faibles que la plus faible étoile que vous pourrez voir à l’œil nu, et des galaxies situées à des dizaines de millions d’années-lumière…
Serge Brunier

Des chercheurs japonais auraient identifié pour la première fois une protéine, produite par un gène spécifique, dont le cycle d’activité chimique coïncide avec la durée de la rotation terrestre (24 hs). La molécule découverte, nommée KaiC, agirait comme un “minuteur” de la durée du jour, envoyant des signaux au reste du corps pour que celui-ci synchronise son activité en fonction du cycle diurne.

Si l’étude des chercheurs des universités de Nagoya et d’Osaka porte sur une bactérie, les modèles biologiques permettent d’extrapoler ce mécanisme à tous les organismes possédant un rythme circadien, dont l’être humain. La découverte de ce premier minuteur chimique du corps est ainsi un pas essentiel dans le développement de thérapies contre les pathologies liées à des problèmes des rythmes biologiques.

Un cycle de 24 hs suivi quasiment “à l’aveugle”

L’organisme étudié est une cyanobactérie, l’une des plus anciennes formes de vie de la Terre, apparue voici peut-être 3.8 milliards d’années. Sa structure et métabolisme extrêmement simples (cellule procaryote) ne l’on pas empêché de dévoiler l’un des secrets les mieux gardés de la biologie : par quel mécanisme concret les processus biologiques réussissent à suivre le rythme diurne presque “à l’aveugle” ?

 

En effet, la lumière, la température et d’autres facteurs extérieurs informent le corps – via les yeux, la peau, etc. – sur la phase de la journée en cours. Mais il existe aussi une “horloge interne”, peu ou pas liée aux signaux extérieurs, qui maintient un rythme calqué sur la rotation de la Terre. Elle est innée, héritée de l’évolution et a permis aux espèces d’optimiser leur consommation d’énergie interne : l’alternance entre la photosynthèse et la respiration des feuilles, le cycle du sommeil, etc.

 Une danse à deux qui dure 24 hs. ou presque

Si l’on connaît déjà de nombreux gènes impliqués dans la construction de cette horlogerie, jamais on n’avait identifié l’horloge elle-même, celle qui synchronise concrètement le travail des cellules du corps. C’est chose faite, du moins pour les cyanobactéries.

Il s’agirait d’une protéine, une molécule a plusieurs milliers d’atomes, nommée KaiC. Synthétisée par le gène éponyme, son activité chimique dure 24 hs. (à 10 % près). En réalité KaiC a besoin d’un petit moteur pour accomplir sa fonction : c’est le rôle d’une enzyme “ATPase”, qui interagit avec les atomes de la protéine et modifie donc sa structure et son comportement chimique. Les chercheurs ont montré que ce couple effectue un cycle de réactions chimiques en un temps équivalent à 91 % d’une journée : une lenteur extrême comparée au rythme habituel des duos protéine-ATPase, qui parfois mettent moins d’un milliardième de seconde à conclure la danse.

Une belle et très simple montre chimique

La cause de cette lenteur est purement chimique, liée à l’asymétrie de la molécule, qui freine l’avancement de l’enzyme…

Voilà donc un modèle de montre original, qui sonne les jours, et bien simple. Même si, comme le précisent les chercheurs, le rythme circadien met en jeu également d’autres protéines – notamment celles nommées KaiA et KaiB – cette trouvaille laisse augurer de traitements chimiques ciblant ces montres internes dans les désordres du rythme comme le jet-lag chronique (travailleurs de nuit, pilotes), ou des pathologies physiques ou psychiatriques (comme l’insomnie).

– Román Ikonicoff

 

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• Le tempo des origines bat en nous – S&V n°1124 – Les problèmes de décalage horaire sont liés à notre « horloge circadienne » qui régit nos rythmes biologiques en fonction de l’alternance de la lumière solaire. Cette horloge serait présente dans tous les êtres vivants depuis les origines.

• Pourquoi le temps passe de plus en plus vite ? - S&V n°1109 – Quand on parle de l’heure, fait-on référence à une mesure physique extérieure où à une autre grandeur, plus intérieure, qui n’a qu’un rapport lointain avec la première ? Quand le temps devient un phénomène neurologique.