La solution consiste à utiliser une lentille de Barlow, dont l'effet est d'augmenter la distance focale. Mais soucis, une barlow est un système dioptrique (en général), fait de lentilles, et donc source de chromatisme. Cette aberration est critique pour un spectrographe qui revendique un large domaine spectral d'observation. Sans trop de surprise, je montre ici qu'il y a effectivement problème, et l'ampleur. Mais cette situation ne concerne pas que le spectrographe UVEX...
Voici les conditions de test :
J'utilise ici une vieille lentille de Barlow CLAVE de 25 mm (from the "golden age of optics in France"). J'ai pu la modéliser optiquement (Zemax) et bien analyser son comportement face à mon télescope. Voici le résultat sur UVEX(S) (le prototype Shelyak) lors d'une observation de Deneb dans le bleu, avec un réseau de 1200 t/mm (blazé à 400 nm), ce en fonction du point de focalisation du télescope :
Il est important de bien noter que le chromatisme du télescope (avec la Barlow) n'affecte pas la résolution spectrale : quelque soit le point de focalisation au foyer du télescope (une amplitude de 100 à 200 microns typique), la finesse des raies demeure la même. On notera au passage le très bon comportement de UVEX dans cette configuration en terme spectral (même PSF à cause du chromatisme interne nul du spectrographe).
Par contre, la trace du spectre s'élargie d'autant plus que l'on va dans l'UV. On peut compenser en focalisant le télescope, mais bien sur on dégrade alors la partie visible du spectre. Le résultat est édifiant sur l'aspect du continuum du profil spectral :
La dépendance de la réponse radiométrique spectrale avec le chromatisme est dramatique. On ne s'étonne pas dans une telle situation de voir le grand écart entre le profil spectral dans le bleu suivant les observateurs. On retrouve la même situation avec les réfracteurs, avec les réducteurs de focale et même les Schmidt-Cassegrain à cause du sphéro-chromatisme.
Donc difficile d'exploiter une lentille de Barlow dans l'UV (mais je m'attendais à pire), à moins de faire une courbe de réponse pour chaque point de focalisation, ce qui est fastidieux et potentiellement incertain :
Ce document montre que cela fonctionne, mais lorsque le bleu/UV est défocalisé, le rapport signal sur bruit dans ce bleu/UV est fortement dégradé, et cela n'est pas rattrapable. Souvent, le bruit constaté dans le bleu de bien des spectres qui circulent vient du télescope, ce qui est souvent négligé (l'exemple des télescope Schmidt-Cassegrain).
Voici un spectre de Véga dans cette même configuration (Newton f/4.5 + Barlow). A condition de ne pas être trop ambitieux en allant loin dans le bleu, cela fonctionne (et globalement le spectre est meilleur que celui donné par un Alpy ou un LISA sur le plan du chromatisme en raison des caractéristiques de UVEX, i.e. la résolution est conservée dans le bleu profond) :
En bon complément, une bonne configuration de UVEX est d'aller un peu plus loin que Alpy ou LISA (je met de coté Lhires III) en terme de résolution, vers disons 1500 < R < 3500, et donc de l'équipé par exemple avec un réseau de 600 t/mm. Voila ce que cela donne en demeurant dans la partie visible du spectre sur quelques objets, en utilisant le Newton f/4.5 + Barlow :
Ces résultats sont corrects.
Ce travail montre que - sous-conditions - le spectrographe UVEX, lorsqu'il sera commercialement disponible, ou si vous le fabriquez vous même en impression 3D, peut être exploité avec un télescope Newton aussi ouvert que f/4,5.
Et si cela était encore nécessaire, je montre la criticité du chromatisme du télescope en spectrographie.
Christian Buil
