Les filtres photométriques sont des filtres colorés calibrés dont l'usage est très spécifique. Ils sont utilisés dans la mesure et l'étude des variations d'intensité lumineuse des astres, domaine qui permet de déterminer la magnitude et la distance des étoiles, d'étudier les supernovae, les diamètres et la rotation des astéroïdes, de mesurer précisément les variations de magnitude des étoiles variables, etc. Les filtres photométriques sont parmi les outils de base des astronomes amateurs (et surtout professionnels) souhaitant effectuer des travaux à caractère scientifique car leur calibrage extrêmement rigoureux rend les mesures effectuées universelles.
Les filtres UBV ont été le standard photométrique pendant des décennies chez les professionnels (et les amateurs avertis). Il a permis, d'une part de standardiser la méthodologie de la photométrie (et donc de permettre des comparaisons fiables en adoptant un système unique), et d'autre part d'acquérir une quantité incroyable de données photométriques au moment où apparaissaient les premiers relevés stellaires systématiques. Les filtres et leurs bandes passantes standards ont été obligés d'évoluer en même temps que les technologies de prises de vues évoluaient elles-aussi, du visuel à la photographie, de la photographie aux techniques photoélectriques (tubes photomultiplicateurs) et enfin des techniques photoélectriques à l'imagerie CCD moderne. Le standard est donc passé de UBV à UBVRI puis enfin UBVRcIc.
Le système UBVRcIc actuel (ou Johnson-Cousins) reste le système photométrique à bande large le plus utilisé. Toutefois, il est mis en concurrence avec d'autres systèmes plus récents et plus adaptés aux technologies de l'imagerie actuelle, tels que les systèmes Sloan du SDSS ou Strömgren, utilisés dans les observatoires professionnels de cartographie stellaire automatisés.
Le système Johnson-Morgan / Cousins / Bessel
En 1953, Harold L. Johnson et William W. Morgan crééent le système UBV original, optimisé pour les tubes photomultiplicateurs de l'époque. Il a pour but de standardiser la photométrie tout en prenant en compte les anciennes techniques de mesures de magnitudes. Trois bandes passantes larges sont définies : U (365nm, dans l'ultraviolet), B (438nm, dans le visible, correspondant approximativement au bleu des plaques photographiques) et V (547nm, dans le visible, correspondant approximativement à la longueur d'onde de calcul des magnitudes visuelles). Dès sa conception, le système souffre néanmoins de certaines faiblesses, notamment concernant les limites des plages spectrales et le faible nombre d'étoiles standards définissant les transformations à appliquer pour passer d'un système à l'autre. En 1965, Johnson révise le système et y ajoute le R (685nm, à la limite du visible dans le rouge) et le I (865nm, dans l'infrarouge).
Courbe de transmission du système photométrique UBV original défini par Johnson et Morgan (1953)
Document : Asiago Database on Photometric Systems.
En 1976, A. W. J. Cousins modifie les bandes R et I en utilisant de nouveaux filtres et de nouveaux photomultiplicateurs de référence. Pour les distinguer des anciennes versions RI de Johnson, ces nouvelles plages sont désignées par Rc et Ic. Dans le même temps, Arlo Landolt publie son premier catalogue d'étoiles de référence pour ce système.
Le système UBVRcIc montre ses limites lorsque que les caméras CCD apparaissent, remplaçant les tubes photomultiplicateurs. Les plages, initialement définies pour ces derniers deviennent caduques. Aussi, en 1990, Michael S. Bessel les reprend pour les caler sur les performances des capteurs CCD mais conserve le nom UBVRcIc. La définition du système se conclue par la publication d'une révision complète du catalogue de référence par Arlo Landolt en 1992.
Courbe de transmission du système photométrique UBVRI défini par Bessel (1990)
UX et BX doivent être utilisées pour calculer la couleur (U-B). B, V, R et I doivent être utilisées pour les autres couleurs et les autres magnitudes. Document : Asiago Database on Photometric Systems.
Les filtres Jonhson-Cousins Astrodon
Au début des années 90, lorsque M. Bessel revoit la gamme colorimétrique pour l'adapter aux caméras CCD, il utilise les verres colorés disponibles à l'époque. Seulement, certains de ces verres Schott (tel que le KG-4 associé au RG-9 pour fabriquer le filtre photométrique "Is") ne sont plus disponibles. De même, les PMT n'étaient sensibles que jusqu'à 900nm alors que les caméras CCD actuelles sont sensibles jusqu'à 1100nm.
Aussi, afin de réaliser ses filtres conforme au standard UBVRcIc, Don Goldman a dû concevoir de nouvelles associations de verres provenant de verriers parfois différents de Schott et y ajouter des traitements interférométriques permettant de dépasser les limitations posées par la définition du standard en 1990. Les filtres UVBRcIc Astrodon adhère au système photométrique Johnson/Cousins Bessel de façon aussi rigoureuse que possible. La figure ci-dessous montre le scan du spectre des filtres UVBRcIc Astrodon.
Ces filtres sont parafocaux avec tous les autres filtres LRGB et à bande étroite Astrodon. Vous pouvez donc ajouter un filtre H-alpha ou un filtre clair ; il sera parafocal (dans la limite du design optique de votre instrument).
