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Travaux Scientifiques

Premiers essais d’évaluation de couples d’étoiles

Depuis pas mal d’années, en fait depuis que j’ai lu le livre de Paul COUTEAU, "l’observation des étoiles doubles", j’envisage de faire quelques travaux sur le sujet. Mais le principe de la mesure par système de verniers (micromètre) m’a toujours paru compliqué et difficile à mettre en œuvre. Récemment j’ai découvert que d’autres personnes travaillaient sur le sujet, et notamment Florent LOSSE qui a développé un logiciel de réduction des mesures d’étoiles à partir d’images de type *.fit (ou AVI). Je l’ai contacté afin de me procurer son logiciel et prendre quelques informations pour débuter. Voilà quelques temps que je souhaitais faire des tests. Les nuits actuelles sont providentielles, alors pourquoi pas ??

Que cherche t’on à mesurer ?

L’angle de position de l’étoile secondaire par rapport à la composante principale :

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La séparation angulaire entre les composantes :

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Lors de l’exploitation des images je rencontrerai deux problèmes :

- La détermination de l’orientation des images qui dépend de l’orientation de la caméra lors de la prise de vue

- La détermination de leur échelle qui dépend de la focale de l’instrument

Extrait de http://www.astrosurf.com/hfosaf/fr/...

On l’aura compris la mesure des systèmes doubles se fera par calibration de la chaîne d’acquisition à partir d’étoiles étalons.

Matériel

Nous possédons à Biscarmiau tout le matériel nécessaire et notamment :

  • T305 avec Goto ;
  • caméra Audine ;
  • diverses bagues permettant de travailler par projection à l’arrière d’oculaire ;
  • oculaire CLAVE f=10 ;
  • le logiciel Audela pour l’acquisition des images ;
  • le logiciel REDUC pour le traitement des mesures.

Montage caméra retenu

Si nous voulons nous intéresser à des couples assez serrés de 3 à 5 secondes d’arc nous ne pouvons pas y parvenir avec un montage direct au foyer. En effet notre capteur CCD Kaf 402 , possède 512x 768 lignes pour un champ correspondant de 13,2 x 20 secondes d’arc, soit 1,56 seconde d’arc par ligne.

Sachant qu’ une étoile peut couvrir plusieurs lignes on comprend que la résolution sera assez faible alors que la résolution théorique du T305 est de :

p=120/D soit 120/305 = 0,4 seconde d’arc

On voit que l’on a de la marge !!!

Si nous voulons arriver à cette résolution avec la caméra il faut un rapport de grandissement de 1,56/ 0,4 = environ 4 !!!
- On peut installer un train de 2 Barlow X2 (pas dispo) ;
- opérer par projection derrière un oculaire, avec un tirage adéquat.

Ce sera la solution que je retiendrai pour mes premiers essais

Focale équivalente :

Fe= F x( tirage/f)-1

Ne connaissant pas toutes les dimensions de mon installation j’envisage un tirage grosso modo de 50mm ; avec le CLAVE de focale 10 mm j’obtiens un coef de grandissement de 4 !!! voilà une affaire qui marche et de plus le matériel existe.

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La focale équivalente du télescope est de 1188x4= 4752 mm.

Choix du champ d’investigation

Ce mois de Septembre 2009, Mag Astro propose quelques doubles dans le Cygnes.

49 Cyg : Séparation 3 sec – Angle 46° 61 Cyg : Séparaton 31,3 sec – Angle 151° STF 2762 : Séparation 3,5 sec – Angle 301°

L’étoile étalon sera choisie parmi 32 étoiles dont les systèmes doubles sont parfaitement identifiés : STF 2769 : séparation 18,1 sec – Angle 299,42° également dans le Cygne

La soirée du 8/09/2009 me paraît convenir pour faire quelques images :

Etoile étalon STF 2769 : J’ai fait plusieurs séries d’images avec binning jusqu’à 3X3 pour retenir la série de 10 images en binning 1X1 pose 3 sec /image. J’ai également fait des noirs (10) pour le traitement avec REDUC.

Remarques :

Je vois très vite la difficulté à trouver le champ que je viens de réduire d’un facteur 4 !!! inverse du grandissement. Pour y remédier j’ai fait du Goto en passant par des étoiles remarquables + calibration télescope à chaque fois. Dans le champ ne subsistent que mes deux étoiles de magnitudes 6,5 à 7,5 !!!!!! Autre paramètre important : la mise au point. Le focus motorisé est indispensable et il faut placer le couple au centre du champ si je veux une image à peu près acceptable, sans trop de coma. J’ai eu beaucoup de difficultés à ce niveau. L’oculaire est plutôt moyen et le montage de la caméra en bout du tube allonge crée une flexion que ne doit pas apprécier la collimation.

Je poursuis l’acquisition avec le couple 61 Cyg qui paraît assez facile avec 31,3 sec de séparation. Plusieurs séries seront faites pour finir par retenir 5 images binning 1X1 pose 3 sec. Ce n’est pas suffisant mais pour mes essais ça ira très bien.

Je termine avec STF 2762 et 10 poses de 3 sec en binning 1X1.

Remarques :

Pour ces derniers relevés je ne suis pas sur d’être sur le couple . La séparation est impossible à obtenir à cause d’une valeur de séparation de l’ordre de 3 secondes d’arc et d’une mauvaise qualité des images obtenues. Ciel voilé/focalisation/collimation.

La nécessité d’une parfaite qualité du chemin optique semble incontournable si l’on veut travailler sur des couples serrés, de l’ordre de 3 secondes d’arc. Le correcteur de champ participerait à l’obtention de celle-ci.

Traitement et réduction des mesures

Mes quelques acquisitions vont tout de même me permettre de faire quelques tests avec le logiciel REDUC de Florent LOSSE.

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Voici la fenêtre principale et celle, à droite, qui enregistre les mesures brutes et donne les résultats de la réduction : Je ne donne que quelques informations sur ces deux fenêtres . Pour plus d’infos voir la page http://www.astrosurf.com/hfosaf/Reduc/Tutoriel.htm#loading réalisée par l’auteur.

Etoile étalon STF 2769

La fenêtre principale permet de faire un « Dark » , image qui sera soustraite des images sélectionnées. A gauche de la fenêtre on voit la sélection des images à mesurer. En haut , trois petites fenêtres permettent de pointer plus aisément le centre de l’étoile à traiter. Celle de gauche offre un grossissement de x4 de la zone pointée. Celle du centre est une double coupe à 90° de la zone pointée et permet de voir le niveau de luminosité. Elle peut être modifiée à l’aide du curseur directement à coté. Celle de gauche est une représentation pixélisée du photocentre. On pointe chaque étoile de chaque image pour obtenir le tableau de mesures associées, de l’étoile principale A et l’étoile secondaire B, dans la fenêtre de réduction .

La fenêtre de réduction paramétrée dans un premier temps, type de Caméra et taille des pixels, retranscrit la valeur des mesures de position de chaque étoiles.

Étant sur l’étoile étalon je complète, après sélection de la commande « étalonnage », les valeurs de θ =299,42° et ρ =18,10 secondes d’arc qui vont permettre le calcul automatique de δ =inclinaison de l’image par rapport au mouvement diurne et E = échantillonnage en arcsec/pixel. Enfin l’onglet « réduction » traduit, pour chaque image, la mesure corrigée du couple en position angulaire relative et distance de séparation.

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Remarques : Les valeurs δ et E , issues de l’étoile étalon, sont conservées pour les calculs de θ et ρ de toute la série des couples relevés par la même chaîne d’acquisition. L’échantillonnage E =0,32 est bien cohérent avec la résolution initiale du télescope de p=0,4 seconde d’arc. Les colonnes rThe et rRho sont l’expression des résidus (degré de précision) de θ et ρ . Les plages en vert sont les plus précises , les plages en fushia sont des mesures à rejeter. Tous ces résultats sont éditables par la commande « Ajouter au log ».

Traitement du couple 61 Cyg (SAO 70919)

Cinq images vont me permettre d’avoir une idée de la capacité du logiciel REDUC. On notera qu’il s’agit d’un couple d’étoiles dont la séparation est assez importante avec 31,3 seconde d’arc. De plus les magnitudes des deux étoiles sont assez proches, 5,3 et 6,1 . Ce qui favorise mon étude. Pour ce couple, je tente d’opérer les mesures des 5 images avec la commande « AutoReduc » en identifiant , sur la première image, les composantes A et B. La fenêtre de réduction va me donner l’ensemble des mesures brutes en automatique.

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Il ne reste qu’à réduire à partir du pavé correspondant pour obtenir le résultat.

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On relève sur la fenêtre des mesures réduites les valeurs de θ et ρ

θ = 151,51 ° pour 151° sur Mag Astro ; ρ = 30,918 sec d’arc pour 31,3 sur Mag Astro.

La recherche dans le WDS [1] (http://doublestars.free.fr./recherche_wds.php) donne pour le dernier relevé de 2007 respectivement : θ=151° et ρ = 31,1 seconde d’arc

A noter également la différence de magnitude δM = 0,79 pour 0,8 annoncée.

Traitement du couple STF 2762 (SAO 70968)

Etoiles séparées de 3,5 sec d’arc il est évident qu’on est à la limite de ce qu’il est possible d’analyser, tout au moins dans l’état actuel du matériel et de mes compétences. Les magnitudes 5,8 et 7,8 ne faciliteront pas les choses

Je pars sur une série de 10 images, et je fais une sélection des meilleures images avec la commande du menu « traitement - BestOf » . Première image sélectionnée, le centre de la composante principale est automatiquement repéré. Je le valide avec le pavé « comp A ».

Pour essayer de trouver le centre de la composante B je fait un zoom de 2 à l’aide de la commande « QuadPx » du menu « Spécial » et travaille sur les contrastes pour accentuer la forme ovoïde de la surface activée par les deux étoiles groupées. Je peux alors pointer ce qui me semble être le centre de la composante B.

L’algorithme « Surface » du menu « Spécial » va proposer, si le calcul est possible, une réduction compatible que l’on pourra rentrer dans la fenêtre de réduction en cliquant sur OK.

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Fenêtre principale et de réduction pour STF2762.

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Après réduction on obtient le résultat : θ = 321,01 ° pour 301° sur Mag Astro ; ρ = 4,23 sec d’arc pour 3,5 sur Mag Astro.

Données du WSD pour 2006 : θ=304° et ρ= 3,4 seconde d’arc ; Ecart de magnitudes δM = 1,89 pour 2,0

Visiblement je suis loin du bon résultat. On peut d’ailleurs le suspecter quand on analyse les deux colonnes rThe et rRho !!! L’absence de case à rejeter (couleur fushia) ne garantit pas que nous sommes sur des mesures parfaites. Donc tout cela est à analyser avec beaucoup de discernement.

Néanmoins on voit qu’il existe des possibilités au travers de ces résultats et qu’en travaillant les acquisitions les résultats devraient être au rendez-vous.

Je n’ai pas fait l’analyse de l’étoile 49 Cyg dont le couple est un peu plus serré que le précédent.

Conclusions

Ce petit travail fut fort intéressant et prometteur. La suite va nécessité quelques mises au point du matériel, principalement :

- Précision de la collimation et garantie de conserver un chemin optique parfait. (attention au porte oculaire).
- Qualité de l’oculaire. Je ferai d’autres essais avec d’autres oculaires . L’Auteur de REDUC est passé sur des trains de Barlow x2 pour finir avec une Barlow Télévue x5 !!!!
- Un correcteur de champ apportera un mieux sans doute. Mais on peut faire des acquisitions bien au centre de l’image pour améliorer l’analyse photométrique.
- L’amélioration de la focalisation demande un ciel convenable (ce n’était pas tout a fait le cas en fin de soirée) et beaucoup d’application.

A suivre.........

Notes

[1WDS = Washington double stars catalog

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