Spectrographie amateur : tat des lieux

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Spectrographie amateur état des lieux
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Contribution amateurs domaines habituels
Suivi des étoiles variablesGrand nombre
d'observateur, analyses statistique, diversité
des moyens visuel, photo, CCD
Découvertes de variables, de novae, de
supernovae, de comètes, d'astéroïdesTélescopes
robotisés, survey systématiques, nombre
d'observateurs
Observation des surfaces planétairesObjets
relativement faciles, première cible,
constitution de planisphère, intérêt anecdotique
aujourd'hui
AstrométrieAstéroïdes, comètes
Photométrie de précisionGénéralisation des
caméras CCD, étoiles rapides (cataclysmiques, ),
courbes de rotation d'astéroïdes
Observation de phénomènes transitoiresOccultation
s d'astéroïdes, PHEMU, nombre d'observateurs
potentiel sur la ligne d'occultation, progrès en
chronométrage (GPS, )
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Les moyens disponibles (1/2)
Télescopes
Nombre de télescopes en fonction du diamètre
(liste Aude) De 0,20 à 0,29 m 100De 0,30 à
0,39 m 70De 0,40 à 0,49 m 30De 0,50 à 0,59
m 15De 0,60 à 0,79 m 13De 0,80 et plus 4
Accès à des sites professionnels Pic du Midi
(60 cm), Saint-Véran (62 cm)
Type SC de 0,2 0,3 m
Instrument commercial type Valméca de 0,6 m
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Les moyens disponibles (2/2)
Caméras CCD Devenu classique dans le milieu
amateur Le grand standard CCD type KAF-0400
(Kodak) de 768 x 512 pixels - 9 microns -
Rendement au pic de 50 à 70 suivant les
versions Moins courant CCD type KAF-1600 de
1536 x 1024 pixels Encore moins courant CCD
aminci type SITe, EEV, ...
Prix d'une caméra entre 1.200 Euros (Audine) et
5.000 Euros (SBiG) pour des CCD "petits formats"
de 10.000 Euros pour des "grands formats"
Audine
SBIG ST7
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Et la spectrographie...
Terrain quasi inexploré par la très
grandemajorité des amateurs En France Liste
Aude 550 membresNombre de personnes pratiquant
une activité enspectrographie 10 environ A
l'étranger (site connu par le Web) 2 Anglais 4
Allemands30 Américains
Listes de discussions amateur_spectroscopyAoût
2002 64 membres SBIG Spectrograh user s
groupSeptembre 2000 97 membres (très Rainbow)
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Quelques amateurs en France
André et Sylvain Rondi
Didier et Stéphane Morata
Pierre Dubreuil
Guy Libante
Vincent Letillois
Missions AstroQueyras
Valérie Desnoux
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Quelques amateurs à létranger
Tom Kaye (USA)
Dave Mais (USA)
Maurice Gavin (England)
CAOS group (Germany)
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Par rapport à lastronomie professionnelle
de 50 du temps des télescopes professionnels
consacré à la spectrographie
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Pourquoi un tel différentiel ?
Historique spectrographie amateur quasi
impossible avec des pellicules photographiques
(sensibilité trop faible) -gt Réputation d'un
domaine inaccessible qui perdure
Les capteurs CCD changent la donne
Les apparences ont la peau dure trop technique,
trop cher
Exemples sur le Web, réseau Jeulin 20 Euros,
Abstraction des données acquises courbe,
interprétation, ...
Un ciel qui bouge, le monde en relief,
complémentarité, faire comprendre la beauté de la
physique en jeu (Oléron)
A quoi ça sert ?
Le challenge technique est un moteur, c'est un
terrain vierge, découvertes encore possibles,
collaboration pro-am (Oléron)
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Matériel commercial (1/2)
SBIG SGS(Self-Guiding-Spectrograph)Résolution
max. 2,4 A4950
Questar QMAX(Spectrographe solaire)Résolution
max. 0,17 A4250
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Matériel commercial (2/2)
Réseaux au détailEdmund Optics 600 t/mm - 30x30
120 EurosRichardson 600 t/mm - 30x30 300
Euros (par 5)Richardson 150 t/mm - 25x25 -
trans. 350 Euros
SIVO VIEW II(30 fibres de 50 microns)Résolution
max. 8 A2500
Réseaux sous cache diapositiveSource Jeulin 100
t/mm blazé 25 Euros
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De l'intérêt de construire soit même un
spectrographe
Base d'objectifs photographiques, de fente
récupérée ou bricolée, d'un réseau acheté au
détail, d'une caméra CCD économique etd'un peu
de bois !
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Conception d'un spectrographe (1/4)
Lentille collimatrice
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Conception d'un spectrographe (2/4)
Dispersion avec un réseau à diffraction
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Conception dun spectrographe (3/4)
Infrarouge
Ultraviolet
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Conception d'un spectrographe (4/4)
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Adaptation sur le télescope
Lunette de 0,125 m
Télescope de 0,6 mT60 du pic du Midi
Télescope de 0,2 m
Résolution (R) 800
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Adaptation sur le télescope compacité, un
problème central
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Adaptation sur le télescope le maximum
raisonnable
Télescope de 200 mm R 7000
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Performances résolution et magnitude limite
Si le spectrographe est monté directement sur le
télescope Rl/Dl compris entre entre 100 et 8000
Au delà fibres optiques (et coûts élevé)
Magnitude limite fortement dépendante du
télescope, du fond deciel et de la résolution
spectrale. Exemple R750 (ciel M18 par arsec2)
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Résolution spectrale étoile double
spectroscopique
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AD 20h53.2 DEC 4423' Magnitude 4.72 Type
sectral B5VB5V Période 2.8548 days Demi
amplitude vitesse radiale 111.9 km/s (primaire)
et 126.0 km/s (secondaire)
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Site d'observation spectro et pollution
lumineuse (1/2)
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Site d'observation spectro et pollution
lumineuse (2/2)
Influence de la largeur de la fente
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Spectrographe sans fente (slitless)
Un cube de données, couvrant à la fois le champ
(?,?) et les longueurs dondes (?)
Spectrographie multi-objet
Attention un CCD n'a que 2 dimensions -gt risque
de brouillage de l'information
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Spectrographe sans fente
NGC 2392
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Utilisation d'une fente

• Fente dite longue
• Isoler un objet
• Limiter le fond de ciel
• Faciliter létalonnage

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Utilisation d'une fente longue
Un objet à surface étendue la nébuleuse Messier
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Fente large
Fente étroite
Lunette de FSQ-106 Spectro R800
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Utilisation d'une fente longue résolution
spectrale
Spectre 2D
Spectre 1D
Spectre de Messier 8 (ordre 1 et fente étroite)
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Utilisation dune fente longue exemple dune
nébuleuse planétaire
Observation en ville(magnitude limite à lil
3.5)
Airglow
Après retrait du fond de ciel
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Utilisation dune fente longue étalonnage
spectral
Le spectre de la galaxie M81
Utilisation dune lampe néon méthode artisanale
!
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Spectrographie
Que faire dun spectre ?
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Diversité des spectres stellaires effet de la
température
Attention à l'étalonnage retrait de la
contribution instrumentale
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Mesures physiques forme des raies
Largeur équivalente (W), largeur à mi-hauteur
(FWHM),
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Mesures physiques forme des raies
Rapport V/R
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Mesures physiques vitesses radiales
R7000
Corrections héliocentriques(Doppler et temps
héliocentrique) Etoile 42 And (type Be)
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Mesures physiques vitesses
Vitesse de létoile en rotation, des gaz
R7000
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Voir le ciel en 3 dimensions
Spectre dynamique de létoile Omega Orion (type
Be)
Août 2001 Février 2002
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Le phénomène Be
Etoile HD206773du 30/06/2001 au 17/12/2001
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Le phénomène Be
Etoile HD206773du 30/06/2001 au 17/12/2001
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Le phénomène Be
HD41551du 30/10/2001 au 19/12/2001
Télescope de 0,2 m Résolution
7000Observation en ville
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Phénomènes rapides et violents les novae
V2275 CygTélescope de 0,2 m R7000
V4742 SgrTélescope de 0,2 m R7000
Apport des amateurs réactivité, nombre,
couverture en longitude
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Nova Sagittarii N3 - Evolution de la raie Ha
Télescope de 0,2 mObservation en ville
(Castanet-Tolosan)
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Nova Sagittarii N3 6 mois après
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Trouver une nova, cest (assez) facile !
Présences de fortes raies en émission
Nova Cygni 2001 N1Champ dense dans la
Voie-Lactée
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Les étoiles particulières
Exemple de V838 Mon en Février 2002
Suivi coordonnée spectrographie et photométrie
nécessaire
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V838 Monocerotis
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Plus difficile les supernovae
SN1999ac (M14.8) Toulouse Télescope de 0,19 m
Le secret du succès limiter la résolution
spectrale (R50 dans lexemple)
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Très basse résolution spectrophotométrie
Calcul de lindice de couleur à partie du
spectreV838 Mon Réseau Jeulin 100 t/mm
Lunette de 128 mm
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Observation des supernovae
SN1999 ClTélescope de 0,2 m
Observation sans fente difficile fond lumineux
de la galaxieNécessaite de la résolution spatiale
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Supernova avec un gros télescope
La supernova 2000 B(dévouverte par Pierre
Antonini)
SN 2000B le 14 Janvier 2000. Audine KAF-0400E et
lunette FSQ-106 Takahashi sur monture Vixen GP.
Addition de 26 poses de 60 seconde. Magnitude 16.2
Spectre de SN2000B réalisé au T1M du Pic du Midi
avec le grism Rainbow (C. Buil, F. Colas, A.
Fienga). Supernova de type Ia.
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Supernova avec un gros télescope
La supernova 2000P(découverte par Robin
Chassagne)
Exemple de SN de type II
Spectre réalisé au T1M du Pic du Midi avec le
réseau Rainbow (dispersion de 23 A/pixel) le 10
Mars 2000.
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Exemple de compromis le spectrographe LORIS
Résolution 200 Léger 2,5 kg Bonne qualité
dimage Fente dentrée Simple à utiliser
Relativement économique 750 Euros (optique
photo standard réseau Spectra-Physics, hors
caméra)
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LORIS Performances
Résolution 200 avec un KAF-0400 350 avec un
KAF-1600
Rendement
6000 angstroms une heure de pose
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LORIS pointage, une difficulté potentielle avec
les instruments amateurs
Ordre zéro
Fente étroite centrage, pseudo guidage,
observation dobjets étendu.Dispositif de
guidage auxiliaire à base de lame semi possible.
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LORIS apprentissage
Lampe Osram
Létoile Alpha Herculeavec un APN Nikon CoolPix
950
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Appareils photos numériques lavenir (?)
En spectrographie limitation au domaine
visible, séparation physique des pixels R, V, B
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Observation de quasars
APM 082795255 - Quasar (z3.87 R14.9)
M. Irwin all, ApJ 505, 529, 1998
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Quasars, AGN variabilité
Z 0.729
Z 1.338
0,6 m du pic du Midi  T60  LORIS
Galaxie de Seyfert NGC 4151 T0,2 m
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Système solaire les comètes
Comète Linear 2001 A2
Linear 2001 A2 dans la fente du spectrographe
Image Valérie Desnoux (ETX90 Audine)
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Système solaire les comètes
Lunette de 106 mm R 800
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Système solaire satellites
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Le système solaire les astéroïdes
Mesures de réflectances T60 Pic du Midi LORIS
- R150 Mag. Type 12
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La spectrographie faire plaisir à ces amis (es)
!
LORIS sur le T60