La spectro, c'est facile OHP Spectro Party Observatoire de Haute Provence 21-26 juillet 2017 François Cochard francois.cochard@shelyak.com
La spectro, c'est facile à certaines conditions OHP Spectro Party Observatoire de Haute Provence 13-18 août 2015 François Cochard francois.cochard@shelyak.com
Spectro is easy... under some conditions OHP Spectro Party Observatoire de Haute Provence 13-18 août 2015 François Cochard francois.cochard@shelyak.com
Programme (Agenda) Session 1 Introduction Principes d'un spectro (spectro principles) Recommandations générales Session 2 Maîtriser le télescope (control the scope) Session 3 Réduction de données (data reduction) Session 4 Qualité du spectre (spectrum quality) Aller plus loin (going further) 4
Session 1 Introduction Principe de fonctionnement d'un spectro How works a spectroscope Paramètres principaux Main parameters Recommandations générales General recommandations 5
Une astro complète La lumière (light) Le spectre (spectra) Réduction Spectroscope Astrophysique La lumière messager des étoiles (light, stars messenger) Ce que la lumière nous dit des étoiles (what light tells us about stars) Principes optique (optical principles) Mesure Physique Observation Pratique Principes, paramètres Quel instrument Pour quelle obs.? (which instrument For which obs). Installation (practical observation) & réglages Maîtriser le (installation & tunning) Télescope (Control the telescope) 6
Quel observateur êtes-vous? (what observer are you?) Quel est votre projet? (what is your project) 7
Principe d'un spectro 8
Alpy 600 9
Lhires III 10
Optique : 3 lois Réflexion Réfraction Diffraction 11
Optique géométrique D F F/D Ça marche dans les deux sens (works in both directions) 12
Prisme Dispersion non linéaire Tout le flux dans le spectre 13
Réseau de diffraction Dispersion importante Dispersion ~linéaire Plusieurs ordres de diffraction Présence de l'ordre zéro Plus le réseau est dense, plus il est dispersant d 2xd 14
Réseau par réflexion 15
Réseau par transmission 16
Réseau blazé (blazed grating) 17
Principaux paramètres Résolution (& dispersion) Slit size & sampling Etendue & domaine spectral Spectral bandwith & domain Ouverture (F/D) Aperture (F-ratio) Tirage mécanique Mechanical backfocus (efficacité) 18
Résolution 19
Taille de la fente (slit size) T200mm F/10 T600mm F/10 T2000mm F/10 F=2m F=6m F = 20 m Fente de ~20µm Bon seeing (~1,5 arcsec) Mauvais seeing (4 arcsec) 20
Taille de l'étoile (star size) 21
Echantillonnage (sampling) sur-échantillonné correct sous-échantillonné 22
Etendue & domaine spectral Basse résolution Haute résolution 23
Ouverture F/D (aperture) 24
Etendue & domaine spectral Basse résolution Haute résolution 25
Ouverture F/D (aperture) 26
Ouverture F/D (aperture) 27
Chromatisme & aberrations D = 30mm F = 200mm 28
Chromatisme & aberrations 29
Etalonnage & RI (calibration & IR) 30
Session 2 Réduction de données avec ISIS Présentation de Demetra 31
Session 3 Quelques recommandations Pointer une étoile Réduction de données Autoguidage 32
Les éléments à rassembler (elements to collect) Télescope (monture + tube) Telescope (mount + tube) Spectroscope Caméra d'acquisition Ordinateur (PC, portable) Computer Logiciel d'acquisition Acquisition software Caméra de guidage Guiding camera Logiciel de guidage guiding software Bagues d'adaptation Adapters & rings Câbles Cables Système de pointage Pointing system Logiciel de cartographie Sky map software Alimentation Power supply Table & chaise Table, chair... 33
Recommandations Du bon sens avant tout! Un temps pour chaque chose Faites vos premiers spectres sur table Maîtrisez votre télescope sans spectro Apprenez à pointer n'importe quelle étoile Une observation est un jeu cohérent d'images Réduisez rapidement vos données Les images sont au service du processus de réduction Ne laissez pas faire l'ordinateur Pratiquez régulièrement (même en ville) Adoptez l'amélioration continue ('un petit pas chaque jour') Montrez vos résultats! Participez à des campagnes collectives 34
Recommandations Back to basics, always Make your first spectra on a bench Control you telescope without spectroscope Train yourself to point any star An observation is a consistent set of images Reduce your data quickly Images are made to fit the data reduction process Never let your computer make the decisions for you Observe regularly (even in city center) Continuous improvement (a small step every day) Share your results! Join collaborative programs 35
Monture (mount) Installation ferme sur le sol (firmly put on the ground) Manipulations de base (basic operations) : Démarrer la monture (start-up the mount) Paramétrage (date & heure) (date & time) Mettre en référence (set the reference) Pointer un objet (mémoire, coordonnées ) Point a star (in mount memory or with coordinates) Réglages de mise en station (alignment) Serrage (tighten locking screws) Connexion au PC (PC connection) RS232 / ST4 36
Mise en station (mount alignment) Pourquoi (why)? Plusieurs méthodes (sevral methods) Viseur polaire, King, Bigourdan Quel niveau de précision (which precision)? Mise en référence de la monture (set ref.) Equatorial / altazimutal (Modèles de pointage / T-point models) 37
Montage du spectro (attach the spectro) Bagues d'adaptation (adpater rings) Fixation RIGIDE (RIGID attachement) Orientation des éléments Equilibrage (balancing) Gestion des câbles (cables management) Utilisation à distance (remote control) Ne plus toucher le spectro (don't touch the spectro) Ne changez pas une config qui marche! (never change a configuration which works!) 38
Gestion des câbles 39
Focalisation(s) (focusing) Ordre de focalisation (focusing order) Spectro, puis guidage (then guiding), Puis télescope (then telescope) Optimisation du temps de pose (exp. time optimisation) Ne pas saturer (prevent saturation) Affichage 1:1, binning 1:1 Mesurer la FWHM (measure FWHM) Disparition dans la fente (star disappears in slit) Qualité d'image (doublets, sur l'axe) 40
Focalisation(s) (focusing) Guidage Miroir Télescope F Spectro Fente Plan focal 41
Focalisation(s) (focusing) Guidage Miroir Télescope F Spectro Fente Plan focal 42
Pointer une étoile Facile : GoTo! (easy?) Flexions, réfraction atm, erreurs de mise en station... Champ de guidage (guiding field) Calculer le champ (calculate the field) Trouver les coordonnées de l'étoile (find star coordinates) CDS, Simbad Logiciel de cartographie stellaire (sky map software) CdC, Repérer le champ de guidage (define guiding field) Est-ce la bonne étoile? (is it the right star?) 43
44
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Pointer une étoile 46
Pointer une étoile 47
Calculer un champ (calculate the field) a F tg(a) = h/f h h D l 48
Saturation 49
Réduction de données (data reduction) Pourquoi réduire les données? Data reduction, why? 50
Mesure indirecte Étalement de l'information Défauts de l'instrument Offset, signal thermique, défauts optiques... Erreurs aléatoires et systématiques Réponse instrumentale Transmission atmosphérique (forte!) Données = sauce 51
Indirect measurement Information is spread out Instrumental errors Bias, dark current, optical aberrations... Systematical & random errors Instrumental & atmosphere response Data reduction = saussage reduction (?) 52
Processus de réduction Prétraitement (offset, noirs, flats...) Corrections géométriques Extraction du profil Étalonnage en lambda Correction de la réponse instrumentale Correction de la transmission atmosphérique Exportation dans un format standard ET C'EST TOUT! Pas de traitement de données 53
Reduction process Preprocessing (bias, darks, flats...) Geométrical correction Profile extraction Wavelength calibration Instrumental response correction Atmospherical response correction Exportation to a standard format That's it No data processing 54
Session 4 Autoguidage Qualité du spectre Aller plus loin 55
Guidage (guiding) On surveille la fente avec une seconde caméra Dans certaines applications, c'est la partie guidage qui limite les observations Transport d'image 56
Guidage (guiding) 57
Autoguidage (autoguiding) Actual position Target Comp. Correction Motors Measure 58
Autoguidage (guiding) Pourquoi (why)? Pas la première fois (not at the beginning) Pas pour compenser un défaut de mise en station (not to compensate an alignment error) Connexion monture + caméra (connect mount + camera) Paramètres de correction (correction parameters) Vitesse de rattrapage (correction speed) Sens de correction (direction) Retournement monture (mount flip) Seuil de correction (threshold) Repérer la fente (réticule) (locate where is the slit) Rattrapage des jeux (catch up mechanical gaps) 59
Autoguidage Connexion monture (RS232 vs St4) Paramètres de réglage Vitesse Seuils Direction 60
Qualité du spectre Lire le log de ISIS Répétabilité Vérifier l'étalonnage en longueur d'onde Comparer avec des spectres existants Exposer mes données aux critiques! Les problèmes fréquents : Etalonnage SNR Correction RI Erreurs très basiques : date/heure, résolution... (mauvaise étoile) 61
Qualité du spectre Niveau de signal pour mon instrument S = D^2 x Time x Et. Sp par pix. 62
Partager mes résultats Sur les listes & forums En participant à des activités Pro-Am BeSS / ArasBeAm Base Aras Forum Aras Liste spectro-l 63
Gestion des données Un répertoire par nuit Convention des noms de fichiers Fichier de log Archivage systématique 64
Recommandations Bibliothèque de noirs Temps de pose constants (5 min?) Préparez votre observation Fichier de log / cahier de coupole Archivez proprement vos données Un répertoire par session d'observation 65
Merci! Shelyak Instruments Tél.: 04.76.41.36.81 http://www.shelyak.com Email: francois.cochard@shelyak.com 66