Programme de suivi des étoiles variables
Depuis mes débuts en astronomie, l’astrophotographie m’a d'abord attiré...
Puis la science!
Faire que ce que l’on fait devienne utile, avoir une raison, un but. Damien Lemay m’avait souvent parlé des suivis qu’il faisait pour le CBA. Au début, je le trouvais un peu « extrême » à vrai dire. Puis je me suis laissé entraîner par lui avec les cours de l’AAVSO, sur les CCD, sur les variables, leurs types, leurs fréquences et leurs courbes, sans parler de l’analyse de ces courbes par plusieurs méthodes et logiciels. Depuis, j’ai vraiment la piqûre... Damien avait raison!FDans cet exposé, nous nous contenterons simplement de faire un bref survol. La photométrie pourrait être le sujet d’un livre de plus 1000 pages qui comprendrait toute la théorie des flux et des calculs, de même on se contentera aussi de ne parler que de photométrie différentielle, de magnitude apparente et non absolue.
Finalement, la photométrie revient toujours à la même méthode qui consiste à évaluer le flux d’une étoile que l’on dit variable en la comparant avec d’autres qui lui sont voisines et que l’on sait qu’elles ne sont pas variables. Selon le type d’étoiles, on aura aussi avantage à faire les observations avec des filtres qui nous offriront de plus grandes précisions, mais la méthode à sa base est simple.
Si simple que plusieurs astronomes amateurs pratiquent ce genre d’observation à l’oculaire et transforment ces observations en défi afin de juger l’éclat d’une étoile par comparaison à d’autres autour.
Si le lecteur veut aller plus loin, je suis toujours disponible pour répondre aux questions de mon mieux ou il pourrait y avoir des ateliers sur le sujet. Sans oublier qu’il y a toujours l’AAVSO dont la famille grandit encore et attire de nouveaux adeptes.
Commençons par le matériel :
Dans l’observatoire de l’OMSJ, j’utilise 2 télescopes montés sur une monture Ioptron soit un C14 et une lunette ED-127 de 952mm.
Cette dernière est dédiée à la photométrie pour plusieurs raisons, mais particulièrement pour le grand champ et la précision que cette lunette apochromatique offre.
Ce télescope a aussi un focuseur électrique, une roue à filtres de 8 emplacements pour les filtres de photométrie (V,B,Rc,Ic), bien sûr sans oublier le filtre clair.
Ces filtres sont de type Johnson/Coussin et sont les "standards" de la photométrie. Le but est de pouvoir évaluer le flux de photons nous arrivant d'une étoile, dans un étalonnage précis.
Ceux que j'utilise sont de marque Optolong. Je les aime bien, car leurs courbes sont "plus serrées" que les filtres Johnson/Coussin standard. Un des avantages de ce système "standard", c'est qu'il a été étudié et très utilisé dans plusieurs recherches, si bien que plusieurs statistiques sont disponibles comme le calcul du B-V pour déterminer la température de surface d'une étoile. D'autres comme le V-R et le V-I offrent des indices de statistique d'opacité de l'environnement de certaines étoiles, comme les symbiotiques.
Bien sur, il y a d'autres filtres et d'autres systèmes photométriques tels que les sloans. Plus chers et plus sélectifs, ils sont l'adage des pros dans des recherches précises.
Comme caméra, une fière SBig ST8-XME de luxe, qui n’a pas l’anti-blooming et offre une grande sensibilité avec ses pixels de 9 microns et la taille de son capteur.
Ces facteurs sont importants et font la différence lors de suivi d’astéroïdes ou Kilonovas et pour de longue exposition
ici, l’ensemble donne une précision de 49.7 X 33.2 arcmin et 1.95 arcsec/pixel.
* Donc, pour de la photométrie différentielle, on n'a pas besoin d'un télescope puissant; même une caméra DSLR avec un 200 mm peut faire l'affaire.
L'important c'est de pouvoir prendre notre étoile variable avec d'autres étoiles de références sur la même image.
Planification
Pour commencer, l’AAVSO offre un service de cartes gratuites au https://www.aavso.org/apps/vsp/.
VSP = « Variable Star Plotter »
Sur ce site, on a qu’à inscrire le nom de l’étoile que l’on veut visiter, on décide de l’échelle de la carte (de 7.5 à 900 arcmin), le type d’observation et cliquer sur « Plot chart ». Plusieurs autres options sont aussi possibles.
Pour accompagner cette carte et la rendre utilisable, il nous faut une table des étoiles de référence qui serviront pour valider la magnitude de l’étoile visitée.
Pour l’obtenir, on choisit l'option « CCD » dans les sélections :
Dans le bas, nous avons aussi des choix pour:
- l'orientation de la carte,
- avoir une image de DSS comme fond,
- si on veut que d'autres variables soient signalées dans la carte,
- On encore avoir la magnitude des filtres supplémentaires.
Ou on clique sur « Photometry Table for this Chart » lors de l’apparition de la carte.
On obtient alors une table de toutes les étoiles de référence qui sont configurées pour la carte :
À noter que les magnitudes de références sont celles de la colonne en V et à 3 décimales.
L’indice de couleur (B-V) est là pour donner l’information de la température de l’étoile de référence.
Il est donc important de choisir nos étoiles de références dans un B-V qui correspond ple plus à notre étoile cible.
Nous voilà prêts pour notre étoile!
Prise de vues
- Le temps d’exposition est très important.
Lors de la prise de vues, il faut faire attention au SNR (Signal Noise Ratio), un minimum de 100 est proposé et veiller à ne pas saturer l'étoile visé.
- Généralement, prendre de 5 à 10 images par étoiles suffiront.
* À moins que le suivi demande une série qui couvre un évènement comme un transit pour une cataclysmique en pleine réaction où l’on prendra des centaines d’images sans arrêt afin de faire une courbe pour l’analyse.
- Le cadre de l’image
Puisque nous avons pris la peine de préparer notre observation et faire des cartes sur le site de l’AAVSO, veiller à ce que les étoiles de comparaison soient dans le cadre de l’image et que l’étoile variable soit bien au centre.
- Les images de flats seront prises à la fin de chaque session.
Les filtres
On a déjà parlé des filtres et il faut dire qu'ils ne sont pas toujours obligatoires selon le type d’étoile que l’on veut observer.
De tous les filtres, le ‘V’ est le plus utilisé. Ensuite le ‘R’ ou 'Rc', puis le ‘B’ et finalement le ‘I’ ou ‘Ic’.
Mais comme on s'en doute, des images avec les filtres B et V nous donnerons le B-V tellement important dans l'identification de la température de nos étoiles.
*À noter que pour les suivis des cataclysmiques et quelques autres types, aucun filtre n’est nécessaire.
Traitement
Le traitement consiste à la calibration de base avec les Dark et Bias qui sont pris à l’avance, à température contrôlée et avant chaque nouvelle saison. Les images de flats sont prises par contre à la fin de chaque session à l’aide d’un panneau LED calibré à cet effet. Les flats ou PLU font partie aussi du processus.
Plusieurs logiciels peuvent faire le traitement photométrique différentiel, mais quelques-uns seulement peuvent créer un rapport compatible avec les normes de l’AAVSO.
Dans cette liste, MaximDL et AIP4Win font office de phares.
Bientôt AstroImageJ suivra. Du moins plusieurs l’espèrent, car ce logiciel est gratuit et très puissant lorsqu’il est utilisé pour les transits d’exoplanètes et autres suivis photométriques.
Mais il manque encore le rapport de photométrie ayant le format de l'AAVSO.
Pour ce survol, on utilisera MaximDL V5.23 dont le module reste très apprécié et fonctionnel.
Pour l’exemple, nous prendrons des images de GK PER, une étoile dont la variabilité est de type NA/DQ+UG, donc de type nova irrégulière. Un article sera mis en ligne prochainement sur cette étoile qui a un système binaire très spécial.
Pour la photométrie, on doit avoir une carte de référence ayant le même sens que notre image.
Dans mon cas, ce sera cette carte :
https://www.aavso.org/apps/vsp/chart/?fov=30.0&scale=E&star=GK+PER&orientation=ccd&maglimit=15.0&resolution=150&north=down&east=right&type=chart
*Noter le numéro de la carte : « X21573SF »
On doit par la suite aller chercher la table des étoiles de référence en cliquant sur le lien :
Sur la carte, vous remarquerez des nombres à 3 chiffres, ce sont les magnitudes des étoiles de référence, mais, sans le point de décimale. On les retrouve dans la table, les bonnes magnitudes à inscrire sont celles de la colonne ‘V’ à 3 décimales.
Processus avec MaximDL
1- Calibration de base
Les étapes :
- Insérer les images flats par le processus « Menu-> Process -> Set Calibration ».
* Ouvrir les images dans le programme. - Cliquer chemin « Menu-> Process -> Calibration All».
- Par la suite, valider visuellement si toutes les images sont conformes et de qualité.
Voilà pour les calibrations de base.
2- Photométrie de notre étoile
Donc en se basant sur ces informations, on ouvre le module « Photometry » de MaximDL.
Une nouvelle image apparait avec le module.
*L’ajustement du rayon d’ouverture (aperture radius) qui sert à viser une étoile est très important.
Se rappeler que :
- Le rayon intérieur sert à couvrir l’essentiel du flux de l’étoile visée.
- Le rayon extérieur sert à avoir une mesure du fond du ciel.
- Le rayon du centre sert à séparer les deux.
On sélectionne « New Object » et sur l’image, on clique sur notre étoile en se référent à la carte obtenue par l’AAVSO.
Puis en double-cliquant, on renomme l'objet pour GK PER.
Le logiciel aura vite localisé cette étoile dans toutes les images.
2- Étoiles de référence
Comme références, j’utilise généralement 2 étoiles de références pour plus de précision.
On sélectionne donc « New Reference star » et on clique sur la première étoile choisie, toujours en se référant sur la carte obtenue de L’AAVSO.
Comme première étoile, j’ai choisi l’étoile identifiée par 132. Donc en se référant sur la carte, il s’agit de l’étoile « 000-BBG-04 » qui a une magnitude stable de 13,189.
Et on remplit donc encore une fois l’information en double-cliquant dans MaximDL
N.B. : MaximDL n’utilise ici que les points de décimales et non les virgules
On répète le processus pour une deuxième étoile.
On a presque fini!...
3- Étoile de validation (Check star)
Il nous manque maintenant notre « Check Star » qui nous validera l’uniformité de nos images.
Pour ce faire, on choisit dans la liste « New Check Star » et on sélectionne notre étoile.
Ici, la magnitude de l’étoile n’est pas nécessaire, mais il faut qu’elle soit dans la liste.
On la choisit donc et on entre le nom sur la liste en double-cliquant dans MaximDL et comme toujours, on renomme avec le nom ou numéro de l'étoile utilisé.
4- Enregistrement
Notre photométrie est terminée. Il nous reste à l’enregistrer dans un format compatible avec les normes de l’AAVSO. On peut aller voir le graphique en cliquant sur « View Plot »
Par les « settings », on peut modifier l’apparence du graphique :
J'ai aussi choisi comme méthode de travail d'enregistrer chaque rapport en format CVS pour des besoins personnelles en statistiques.
Je traiterai ensuite ces données dans un fichier Excel pour le suivit de mes observations.
Le format en TXT est au format de l’AAVSO et il faut inclure le numéro de référence de la carte. C’est ce fichier que l’on pourra ensuite envoyer à l’AAVSO comme déclaration d’observation avec son code d’observateur ainsi que le filtre utilisé. Si le filtre est clair, l’information ‘CV’ sera choisie.
Voilà! ... C'est simple non?
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JBD 2017 (Révision 2022)