Les étoiles filantes au téléphone : la nuit où l'empilement joue contre vous

L’essaim est entouré au calendrier depuis des semaines. Vous sortez, trépied planté, téléphone braqué vers le nord-est, quatre cents poses de huit secondes lancées jusqu’à trois heures du matin. De retour chez vous, l’empilement vous rend exactement ce que le logiciel promet : ciel propre, étoiles ponctuelles, bruit quasiment envolé. Pas une seule étoile filante, alors que vous en aviez compté onze à l’œil nu. Le programme n’a rien raté. C’est la moyenne, appliquée à un événement qui dure moins d’une seconde.

Une demi-seconde de gaz incandescent à cent kilomètres

Le corps que vous essayez de photographier est le plus souvent plus petit qu’un grain de riz. Il entre dans l’atmosphère à une vitesse comprise entre 11 et 72 kilomètres par seconde : l’IMO donne 59 aux Perséides et les range parmi les rapides, tandis que les Géminides filent à 35 et passent pour moyennes. Le frottement qui réchauffe les mains n’a pas grand-chose à voir là-dedans. Le grain comprime l’air devant lui jusqu’à le rendre incandescent, sa propre matière se vaporise, et les atomes arrachés excitent l’air tout au long du trajet. Ce que vous voyez, c’est cette colonne de gaz, allumée en règle générale entre 80 et 120 kilomètres d’altitude.

De cette altitude sort le chiffre qui commande tout le reste. Un objet situé à cent kilomètres, se déplaçant à 59 kilomètres par seconde en travers de votre ligne de visée, balaie un peu plus d’un demi-radian par seconde, soit une trentaine de degrés. C’est le cas perpendiculaire, le plus favorable. L’IMO écrit qu’un météore reste visible moins d’une seconde en général. Réunissez les deux et vous comprenez pourquoi une Perséide trace dix ou quinze degrés de ciel tout en paraissant instantanée.

Ici, la pose longue vous dessert

En ciel profond, la règle est connue : plus de temps d’intégration, plus de photons, moins de bruit relatif. Un météore renverse le raisonnement. La lumière qu’il dépose sur un pixel donné arrive pendant les millisecondes où la traînée traverse ce pixel, et pas un instant de plus. Le fond de ciel, lui, continue de se charger pendant toute la pose. Doublez le temps d’exposition : le signal du météore reste identique, le fond double, son bruit croît de la racine de deux, et le contraste de la traînée se dégrade à chaque seconde qui passe.

La conclusion est assez contre-intuitive pour rester en tête : pour les météores, la pose courte travaille mieux. Le frein vient de l’autre côté, et il s’appelle temps mort, puisque entre deux images le téléphone écrit le fichier et ne regarde rien pendant ce temps-là. Huit secondes de pose et une seconde et demie d’écriture donnent quatre-vingt-quatre pour cent de cycle utile : sur trois heures de travail, vingt-huit minutes de ciel que le capteur n’a jamais vues. La limite haute, c’est la rotation terrestre qui la fixe, et nous avons déjà compté ces secondes objectif par objectif.

La moyenne efface l’exception, et c’est son métier

Le point douloureux, maintenant. L’empilement additionne les images et divise par leur nombre : ce qui figure sur toutes survit intact, ce qui n’apparaît qu’une fois est divisé par trois cents. Les étoiles sont partout. Un météore est sur une image. Sur trois cents poses, sa luminosité tombe à un trois centième, autre façon de dire disparue.

Le live stacking fait exactement le travail pour lequel il est né. Son critère, c’est la répétition : garder ce qui revient identique image après image, atténuer tout le reste, et c’est ainsi que le bruit aléatoire se dissout. Selon ce critère, un météore ne se distingue pas d’un impact de rayon cosmique, une chose qui apparaît une seule fois et qu’il faut retirer.

Le remède porte un nom terne et un comportement simple : combinaison par maximum. Pour chaque pixel, on conserve la valeur la plus haute rencontrée dans toute la série au lieu de la moyenne. Tous les météores restent, superposés sur le même ciel. Restent aussi les satellites, les avions et les pixels chauds, car le maximum est un critère aussi obtus que son nom l’annonce.

D’où la procédure sérieuse, qui repasse deux fois sur la même série : en moyenne pour le fond de ciel propre et les étoiles ponctuelles, en maximum pour n’y découper que les traînées que vous avez décidé de garder. Les deux images sont ensuite fusionnées. C’est un composite au sens plein du terme, et la légende le dit.

Combien vous en aurez vraiment

Le ZHR que les titres brandissent est un chiffre de laboratoire. L’IMO le définit comme le comptage horaire d’un observateur idéal avec le radiant au zénith sous un ciel de magnitude limite 6,5 : 100 pour les Perséides, 150 pour les Géminides. Ni l’un ni l’autre n’arrivera jamais dans votre mémoire interne, et il y a trois coupes en chemin.

La première est géométrique. Le taux observé varie comme le sinus de la hauteur du radiant : à quarante-cinq degrés, il en reste soixante-dix pour cent à peine. La deuxième, c’est votre ciel : la correction de l’IMO divise par l’indice de population de l’essaim, porté à la puissance de l’écart entre 6,5 et la magnitude limite du lieu, et avec un indice autour de 2,2 sous un ciel à 5,5 le compte est plus que divisé par deux. La troisième est le cadrage. Un objectif de 24 millimètres équivalents couvre environ soixante-quatorze degrés sur cinquante-trois, un bon sixième de la voûte céleste, et les météores hors champ n’existent pas.

Trente météores par heure au-dessus de la tête deviennent donc cinq dans le cadre, et de ces cinq le capteur retient les plus brillants. Une nuit de Perséides bien menée rend quelques belles traînées sur quatre cents poses. Le ciel zébré des images virales est presque toujours un composite de plusieurs nuits, souvent de plusieurs appareils.

Où viser, et à quelle heure

Le radiant relève de la pure perspective : les particules voyagent parallèlement, et leurs traces semblent diverger d’un point comme les rails semblent se rejoindre à l’horizon. Le viser est le réflexe naturel et la pire idée. Là-bas les météores arrivent presque de face, la perspective écrase les traînées, et il ne reste que des tirets de deux degrés. À quatre-vingt-dix degrés du radiant, les traces sont superbes de longueur, mais la densité par degré carré s’effondre. Le compromis tient à trente ou quarante degrés sur le côté, avec un cadrage bien au-dessus de quarante degrés de hauteur, là où l’atmosphère absorbe moins.

Sur l’horaire, rien à négocier. Ce qui compte, c’est la hauteur du radiant, et pour presque tous les essaims elle grimpe dans la seconde moitié de la nuit. Le radiant des Perséides se tient à la déclinaison +58 : depuis la France il ne se couche jamais, mais le soir il rase l’horizon nord et ne culmine que vers l’aube, et c’est précisément là que le sinus travaille pour vous. Reste la Lune, qui à elle seule pèse plus que tout le reste. Un disque à moitié éclairé encore haut pendant le maximum vous retire les météores faibles aussi efficacement qu’un lampadaire planté à dix mètres du trépied.

La partie ennuyeuse qui décide de la nuit

Grand-angle, toujours : le téléobjectif rétrécit le champ et la probabilité s’effondre d’autant. Mise au point verrouillée à la main sur les étoiles, puis plus touchée. Balance des blancs fixe, sinon trois cents images qui dérivent en température de couleur ruineront la moyenne autant que le maximum. Six à dix secondes selon l’objectif, ISO assez haut pour garder le fond de ciel au-dessus du bruit de lecture, intervalle entre les poses réduit au minimum que l’application autorise.

Ensuite la logistique, véritable ennemie de ces nuits-là. Quatre cents fichiers RAW d’une vingtaine de mégaoctets font huit gigaoctets, et c’est pourquoi le JPEG reste un choix défendable quand l’objectif de la soirée est de compter des traînées. Trois heures de prise de vue continue vident une batterie bien avant l’aube : batterie externe et câble court, plus un œil sur la rosée, qui choisit toujours le moment où la série tourne bien.

Météore, satellite ou avion

Au premier examen des fichiers, la surprise est ailleurs : les satellites sont bien plus nombreux que les météores. Trois signatures suffisent à les séparer. Un météore vit sur une seule image, sa traînée s’allume, culmine et s’éteint. Un satellite apparaît sur des images consécutives, toujours aligné, avec une luminosité plate et constante, et un empilement par maximum lui reconstruit une droite en travers de la moitié du cadre. Un avion se trahit tout seul : la traînée est pointillée par les feux anticollision qui clignotent, et porte souvent deux couleurs.

Le temps d’une nuit, le métier s’inverse. Tout ce que vous avez appris dit d’additionner, de moyenner, de garder ce qui se répète ; l’essaim demande l’inverse, c’est-à-dire de sauver l’unique image où il s’est passé quelque chose et de laisser filer les trois cent quatre-vingt-dix-neuf autres. Faites-le, puis revenez tranquillement à l’empilement. La Voie lactée, au fond du cadre, attend toujours ses six cents poses.