Travauxpratiqueset stage d observation

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1 Travauxpratiqueset stage d observation Coursdu Prof J. Surdej SPAT (Observation du Ciel et de la Terre) ASTR (Astrophysique et techniques spatiales) Encadrants: O. Absil, M. Devogèle, O. Wertz 1

2 Organisationdu cours Coursthéorique50% Travaux pratiques(10h) 10% 1 après-midi au labo Analyse des données Présentationorale Stage d observation(5 jours) 40% Préparation d un programme scientifique Observations et analyse des données Rapport écrit 2

3 Interférométrie stellaire au laboratoire TRAVAUXPRATIQUES 3

4 Objectifs Manipulations au labo Vérification expérimentale de la théorie enseignée au cours Courbe de visibilité d un disque (source circulaire) Courbe de visibilité d une binaire Détermination des paramètres «physiques» des sources observées 4

5 L interférométrie en 2 mots 5

6 Mesured un diamètrestellaire 6

7 Matériel au labo Appareil photo (Canon EOS 350D) Laptop connecté à l appareil photo Sources lumineuses (lampe, fibre optique, ) Masques percés de deux trous circulaires Logiciel «Iris» 7

8 Montage 8

9 Montage Masque Feuille d aluminium percée Trous circulaires Différentes bases (~ mm) Canon EOS 350D/500D Centre de bande passante Bleu = 470 nm Vert = 530 nm Rouge = 630 nm 9

10 Traitement des données Exemple d acquisition: Remarquez les franges multicolores! Il faut décomposer l image! 10

11 Traitement des données Utilisation du logiciel «Iris» : procédure (résumé) Photo numérique > Décodage des fichiers RAW Sélectionnez l image CR2 à analyser. Cliquez et glissez le fichier dans Iris. Nommez le fichier de sortie et cliquez sur -> RVB. Fichier > Charger : charger le fichier crée à l étape précédente (48 bits). Photo numérique > Séparation RVB. Nommez les fichiers de sortie r, v et b. Visualisation > Coupe (si déjà coché, ne rien faire). Tracer une droite de coupe sur l image, une fenêtre s ouvre et affiche une coupe en intensité. Mesure de I min, I max et du background, pour chaque couleur. 11

12 Courbe de visibilité: disque Déterminer la visibilité = et sa barre d erreur estimée pour différentes bases B Calibrer la visibilité mesurée grâce à une source ponctuelle Tracer la courbe de visibilité mesurée en fonction de. Déterminer par ajustement de la courbe théorique =2 à la courbe mesurée En déduire le diamètre linéaire via =/. I Max I min B 12

13 Exemple(non calibré) 13

14 Courbede visibilité: binaire Déterminerla visibilitéet sabarred erreurpour une même base orientée de différentes façons Tracer la courbemesuréeen fonctionde l orientation de la base Calculer l expression théorique de la visibilité d une binaire en fonction de ses 3 paramètres θ: distance angulaire ρ= I 1 /I 2 : rapport de flux α: angle de position («azimuth») Ajuster les trois paramètres de la courbe théorique pour reproduire les mesures 14

15 Illustration courbethéorique 15

16 En pratique 6 groupes de 2 (ou 3) étudiants Ingénieurs (8 étudiants) 2 groupes de 2 pour la source circulaire (en //) 2 groupes de 2 pour la source binaire (en //) Sciences Spatiales (5 étudiants) 1 groupe de 2 (ou 3) pourla source circulaire 1 groupe de 2 (ou 3) pour la source binaire Préparation Se munir d un PC portable par groupe, avec le logiciel IRIS installé 16

17 Déroulementdu TP Phase 1 Groupes binaire : mesures Groupes disque : confection des bases Phase 2 Groupes binaire : calcul courbe théorique Groupes disque : mesures Phase 3 (à finirchez vous) Traitement des données/ interprétation Phase 4 Présentation orale par groupes(vers le 15 février) 17

18 Organisation TP labo groupes ingés: date à définir TP labo groupes Sc. Spat. : date à définir Si possible, un vendredi pm (à confirmer) Vendredi 21/12 disponible Autre demi-journée disponible pour vous? Durée : 3h30 ±0.5h Contacts: O. Absil, M. Devogèleet O. Wertz 18

19 Observatoire de Calern C2PU (Centre Pédagogique Planète et Univers) STAGE D OBSERVATION 19

20 Observatoiredu plateau de Calern Site de l Observatoirede la Côtéd Azur Télémétrie laser (SLUM, MEO) Mesure du diamètre solaire(picard) Enseignement et recherche(c2pu) 20

21 C2PU: Centre Pédagogique Planèteset Univers Dédié aux étudiants de Master Quelques projets de recherche 21

22 C2PU en quelquesmots Une infrastructure sur le site de Calernpour l enseignement et la recherche en astronomie et géophysique. Réhabilitation des deux télescopes de 1 mètre du bâtiment (ex-)soirdt astronomie. Caractéristiques géologiques du Plateau de Calernet des environs géophysique. Approche participative de l enseignement des sciences (interconnections recherche-enseignement). Accessibilité à distance par internet (mode remote) ouverture vers l étranger et vers les scolaires (Educosmos). 22

23 Le bâtiment SOIRDT Interféromètre à deux télescopes de 1 mètre pour l infrarouge, sur montures à berceau 23

24 De SOIRDT àc2pu Ce que l on garde: Le bâtiment et les coupoles Les motorisations des coupoles et trappes Les deux montures à berceau Les deux tubes (structure en Serrurier) des télescopes 24

25 De SOIRDT àc2pu Ce que l on remplace: L optique La mécanique de maintien des optiques (barillet, araignée, ) 25

26 De SOIRDT àc2pu Ce que l on ajoute: L informatique! Carte NI 6024E (PCI) 26

27 Télescope Ouest Les télescopesde 1m un foyer primaire F/2.88 à grand champ imagerie grand champ, surveys photométriques un foyer secondaire Cassegrain F/12.5 accueil du polarimètre «CAPS»; imagerie planétaire Télescope Est un foyer secondaire Cassegrain ou Gregory F/12.5 accueil du tavelographe «PISCO» un foyer coudé F/30 accueil d instruments invités; développement d instrumentation focale (optique adaptative, spectrographe ) 27

28 Le foyer primaire (pas dispo?) Camera Filtres Correcteur de champ Miroir primaire parabolique Buts: Imagerie grand champ Surveys photométriques Caractéristiques: F = 2,995 m (F/2.88) Camera: SBIG STX16803 Pixels: pixels de 9µm Champ: Echelle: 0.62 / pixel Correcteur de Wynne «maison» (C. Gouvret, A. Marcotto) TELESCOPE OUEST 28

29 Les foyers Cassegrain / Gregory Miroir secondaire Miroir primaire parabolique Camera Buts: Imagerie planétaire Polarimétrie (CAPS) Etoiles doubles (PISCO) Caractéristiques: F = 13 m (F/12.5) Camera: SBIG ST8XME Pixels: pixels de 9µm Champ: Echelle: 0.14 / pixel TELESCOPES EST ET OUEST 29

30 Le foyer Coudé (pas dispo) Miroir secondaire Miroirs de renvoi Camera sur table fixe Banc optique Miroir primaire parabolique Buts: Développement instrumental Optique adaptative? Etoiles doubles? Caractéristiques: F 30 m ( F/30) Foyer fixe sur banc optique Rotation de champ (prismes de Risley?) TELESCOPES EST 30

31 Autrestélescopesdisponibles C14 (35cm) attaché à la monturedu TélescopeEst+ camérasbig ST-402 (765 x 510 pixels) C14 danscoupoleséparée+ caméra SBIG ST-402 C11 sans coupole + caméra SBIG ST-7(765 x 510 pixels) (Dobson 1m?) 31

32 Instruments spécifiques Spectrographe LHIRES III 300 traits/mm (R~1400) 2400 traits/mm (R~17500) Caméra rapide M42optic Lucky imaging Masques pour interférométrie Bases de 1 à 20 mm 32

33 Déroulementdu stage 5 groupesde 2-3 étudiants Préparation du programme scientifique Deadline: 15 mars Séjourà Calern 8 au 12 avril Rédaction d un rapport Deadline: 15 mai 33

34 Programmescientifique Document à nous soumettrepour le 15 mars Description en environ 3 pages de: L objectif scientifique poursuivi La méthodeproposéepour y arriver (télescope, instrument, type d observations, durée, etc) Les cibles choisies, leur coordonnées(+observabilité en avril depuis Calern), leur magnitude, etc Prévoir un programme de backup facile au cas oùles observations échoueraientpour le programme principal 34

35 Exemplesde projets Photométrie Étoiles variable, binaires à éclipses, etc Transits planétaires Courbe de lumière d un astéroïde Âge et/ou diagramme couleur-couleur d un amas Spectroscopie Courbe de rotation d une planète, d une galaxie(pas facile) Vitesse de rotation ou vitesse radiale d une étoile Binaires spectroscopiques Profils de raie particuliers(e.g., profil P Cygni) Identification de lignesspectralespour étoiles, environnements, nébuleuses, etc(+ variations) 35

36 Exemplesde projets Imagerie Lucky imaging (sélection d images) Reconstruction d image en trichromie Interférométrie Mesuredu diamètred uneplanète(jupiter, Saturne, Mars, ) Séparation angulaire d une étoile binaire Utilisation du mode TDI Astrométrie Mouvement d un astéroïde Orbite d une binaire visuelle 36

37 Préparationdu projet Google est votre ami Catalogues d étoiles et autres objets Simbad: VizieR: Catalogues dédiés Exoplanètes: Étoiles variables: Étoiles doubles: Éclipses: 37

38 Préparationdes observations Magnitude limite: V ~ 12 Observabilité Ascension droite: (mois depuis 22/9) 2h ±(durée nuit)/2 Déclinaison: latitude ± 60 Cartesdu ciel Aladin: Stellarium, skychart, etc Prévoir plusieurs cibles si possible 38

39 Préparationdes observations Possibilité d utiliser Vixen (26cm) de l ULgà partirde début décembrepour préparer votre projet si nécessaire(caméra d imagerie) 39

40 Séjourà Calern Trajet jusque Nice à prévoir par vous-même Participation ULg: Navette gratuite vers Calern Présencesurplace du lundi8 matin au vendredi 12 midi Journée typique 13h-18h: préparationobs/ traitement données 20h-6h: observations (instruments à partager) Repasprisensemble à la cantine Collations disponibles pendant la nuit 40

41 À votredisposition surplace Encadrants ULg + OCA Description instruments et méthodesd observation, visites diverses Accèsaux instruments la journée(calibration, manipulations diverses) Miseà disposition de PC sous linuxpour prépareret traiter les observations ImageJ, IDL, Matlab, python Familiarisation préalable souhaitable, mais pas requise 41

42 Travail surplace Majeure partiedu travail effectuée sur place Observations Traitement données Rédaction rapport En casde mauvaistemps: Données obtenues les années précédentes(transit planétaire, suiviastéroïde, spectres de Saturne, etc) Selonle déroulementdes observations, possibilité d avoirencore un peude travail à domicile 42

43 Rapport (~15-20 pages) À remettrepour le 15 mai Contenu: Contexte Objectifs scientifiques, choix des cibles Préparatifs(description de l instrument, des calibrations préalables, etc) Observations Traitement des données Résultats Interprétation/ conclusion 43

44 La note finale tient compte: Du projet scientifique De la préparation des observations Du respect des échéances Du niveau d implication dans le projet de chacun et du groupe Du rapport 44