Guide pratique pour (bien) débuter en spectroscopie astronomique

François Cochard

Description

Vous avez décidé de vous lancer dans la spectroscopie astronomique, ou vous envisagez de le faire ? Vous souhaitez comprendre comment démarrer, approfondir ou simplement consolidez vos connaissances pour obtenir des résultats ? Ce livre est fait pour vous !

La spectroscopie astronomique connaît un fort développement depuis quelques années, et de plus en plus d’astronomes amateurs se lancent dans l’aventure. Obtenir un spectre d’étoile est de nos jours très accessible avec un modeste matériel – à condition d’y mettre un peu de méthode, et d’avancer pas à pas.
Ce livre se présente comme un guide et se veut très pratique. Il fait une large place au bon sens. Il aborde tous les aspects nécessaires pour vous accompagner vers des observations rapides et de qualité avec un spectroscope à fente. On y parle (nécessairement) d’astrophysique et d’optique, mais ce n’est ni un cours d’astrophysique, ni un cours d’optique et aucun prérequis n’est nécessaire.

Une grande partie de l’ouvrage est consacrée à la préparation de l’instrument et à l’observation sur le terrain car c’est souvent à ce stade que les observateurs débutants rencontrent le plus de difficulté avec la mise en place de plusieurs équipements (télescope, spectroscope, caméra...). Petit à petit, vous apprendrez à obtenir vos premiers spectres, à réduire les données, puis à les regarder avec de plus en plus d’exigence, pour finalement réaliser que vous faites des mesures physiques.

L’ouvrage que vous vous apprêtez à lire est remarquable en ce sens qu’il place les bases de la spectroscopie astronomique à la portée de tous, et apporte tous les conseils pratiques pour sa mise en oeuvre. Il vous donnera sans nul doute l’envie de participer à cette grande et belle aventure, ainsi que les moyens d’y parvenir. Extrait de la préface de Claude Catala, Président de l’Observatoire de Paris

Sujets

• Sciences expérimentales
• Astronomie et astrophysique
• Astronomie
• Astrophysique
• Science
• Astronomy
• Sciences et techniques
• Space Science
• Physique
• Physical attractiveness

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 08 mars 2016
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759819508
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 46 Mo

Extrait

PROfl
Guide pratique
pour (bien) débuter
en spectroscopie
astronomique
François Cochard
Préface de Claude Catala“titlepage” — 2015/11/18 — 20:31 — page 1 — #1
Guide pratique pour (bien)
débuter en spectroscopie
astronomique
François Cochard“copy” — 2015/11/26 — 19:08 — page 1 — #1
Illustration de couverture : Le profil spectral est celui de l’étoile Be V731 Tau,et
couvre tout le domaine visible. Il montre une forte émission de la raie Halpha
(dans le rouge), ainsi qu’une plus faible de la raie Hbeta (dans le bleu). Les étoiles
Be représentent un sujet d’étude passionnant pour les astronomes amateurs, qui
peuvent ainsi contribuer très activement à la Recherche en collaboration avec des
équipes professionnelles. L’image de fond a été réalisée par Olivier Garde, et couvre
une région autour de l’étoile Antarès.
Imprimé en France
ISBN : 978-2-7598-1784-9
Tousdroitsdetraduction,d’adaptationetdereproductionpartousprocédés,réservés
pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3
de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées
à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre
part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration,
« toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur
erou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette
représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc
une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences 2016“1toc” — 2015/11/18 — 21:09 — page iii — #1
Table des matières
Préface ......................................................... xi
Introduction..................................................... 1
Chapitre 1 Entrer dans la spectroscopie astronomique amateur ........ 7
1.1 Spectrograhie,spectrométrie,spectroscopie... .................. 7
1.2 Àquoiressembleunspectre? ............................... 7
1.3 Lechaînonmanquant..................................... 9
1.4 Bref historique ........................................... 13
1.5 Laspectroscopieamateurdenosjours ........................ 16
1.6 Aborderlaspectroscopie ................................... 20
Chapitre 2 La lumière 27
2.1 Lalumièreestuneonde 27
iii“1toc” — 2015/11/18 — 21:09 — page iv — #2
Guide pratique pour (bien) débuter en spectroscopie astronomique
2.2 Lalumièreestuneparticule ................................ 31
2.3 Fabriquerdelalumière .................................... 33
2.4 Décalerunspectre........................................ 38
2.5 Cequevoitl’œilhumain .................................. 41
2.6 Atomesetmolécules ...................................... 43
Chapitre 3 Ce que la lumière nous dit des étoiles.................... 45
3.1 Lalumièred’uneétoileordinaire ............................ 46
3.2 Chaqueétoileasonspectrepropre........................... 48
3.3 Observeràdifférentesrésolutions 49
3.4 Magnitude limite......................................... 53
3.5 Uncielenmouvement .................................... 55
3.6 Évolutiondansletemps ................................... 60
3.7 Iln’yapasquelesétoiles 61
3.8 Une chimie très rudimentaire . .............................. 61
Chapitre 4 Quelles observations avec quel instrument?............... 63
4.1 Lesquestionsdebase...................................... 63
4.2 Plusieurstypesd’observations............................... 66
4.3 Quelphénomènephysiqueobserver?......................... 68
4.4 Commencezparlabasserésolution .......................... 69
4.5 Commencez par les différents types spectraux.................. 70
4.6 Organisezvotreobservation ................................ 70
Chapitre 5 Principes optiques d’un spectroscope .................... 71
5.1 Réflexion,réfractionetdiffraction ........................... 71
5.2 Prismeetréseau.......................................... 74
5.3 Rappels d’optique géométrique ............................. 84
5.4 Lunettesettélescopes ..................................... 88
5.5 Architectured’unspectroscope.............................. 90
5.6 Unexempleconcret:Alpy600 93
5.7 Unautreexemple:LhiresIII ............................... 95
5.8 L’étagedeguidage ........................................ 97
iv“1toc” — 2015/11/18 — 21:09 — page v — #3
Table des matières
5.9 Lumièred’étalonnage ..................................... 99
5.10 Lesspectroscopeséchelle................................... 101
5.11 Fibreoptique............................................ 102
Chapitre 6 Paramètres principaux d’un spectroscope................. 105
6.1 Résolutionetpouvoirderésolution .......................... 106
6.2 Ouverture(rapportF/D) .................................. 108
6.3 Grandissementetéchantillonnage ........................... 110
6.4 Résolutionetdispersion ................................... 114
6.5 Étendue spectrale......................................... 114
6.6 Domainespectral 115
6.7 Efficacité/Rendement ..................................... 115
6.8 Tiragemécaniqueetfixation................................ 117
6.9 Télescopeetqualitéduciel................................. 119
6.10 Ajuster la configuration.................................... 121
6.11 Fairesimple! ............................................ 126
Chapitre 7 Caméra CCD et logiciel d’acquisition.................... 127
7.1 Unvastechoix 128
7.2 Capteurd’imageoudelumière? ............................ 131
7.3 Logicield’acquisition ..................................... 134
7.4 Quelquesmanipulationssimples 136
Chapitre 8 Régler le spectroscope sur table......................... 145
8.1 Quellesourcedelumière?.................................. 146
8.2 Installerlacamérad’acquisition ............................. 149
8.3 Focalisationetorientation.................................. 150
8.4 Lebleuàgauche,lerougeàdroite ........................... 152
8.5 Choisirlaplagedelongueurd’onde.......................... 153
8.6 Réglerlacaméradeguidage ................................ 154
Chapitre 9 Mesure physique et réduction de données ................ 155
9.1 Votre mission : le profil spectral ............................. 156
v“1toc” — 2015/11/18 — 21:09 — page vi — #4
Guide pratique pour (bien) débuter en spectroscopie astronomique
9.2 Nepasmettrelacharrueavantlesbœufs...................... 156
9.3 Intensitéetlongueurd’onde................................ 157
9.4 DistinguerTechniqueetScience............................. 157
9.5 Erreursystématiqueetaléatoire 158
9.6 RapportSignal/Bruit...................................... 159
9.7 Les étapes de la réduction de données . . ...................... 160
9.8 Cataloguesd’étoilesderéférence............................. 169
9.9 Uneobservationestungrouped’images . 170
Chapitre 10 Une première observation spectroscopique : le Soleil ...... 173
10.1 Imagesderéférence....................................... 174
10.2 Réduction des données .................................... 175
10.3 Étalonnageenlongueurd’onde ............................. 181
10.4 Correctiondelaréponseinstrumentale ....................... 183
Chapitre 11 Maîtriser le télescope ................................ 189
11.1 Maîtriserlamonture ...................................... 189
11.2 Calculerlechampdel’image ............................... 196
11.3 Repérer les mouvements du télescope . . ...................... 198
11.4 Pointeruneétoile ........................................ 200
11.5 Autoguidage............................................. 204
Chapitre 12 Installer le spectroscope sur le télescope ................. 209
12.1 Fixationrigide ........................................... 210
12.2 Orientationduspectroscope................................ 210
12.3 Équilibrageetgestiondescâbles............................. 211
12.4 Misesoustension ........................................ 212
12.5 Focalisationguidageettélescope............................. 213
12.6 Dernièresvérifications..................................... 215
12.7 Àlanuittombée... 216
Chapitre 13 Observation spectroscopique d’une (autre) étoile ......... 223
13.1 Démarrerl’installation .................................... 224
vi“1toc” — 2015/11/18 — 21:09 — page vii — #5
Table des matières
13.2 Pointezl’étoilederéférence................................. 224
13.3 Pointezl’étoilecible....................................... 224
13.4 Faitestouteslesimagesderéférence.......................... 225
13.5 Réduire les données. . ..................................... 225
13.6 Aller plus loin ........................................... 227
Chapitre 14 Mesurer la qualité du spectre 231
14.1 Lirelecompterendudecalcul .............................. 232
14.2 Compareraveclesautresobservateurs ........................ 232
14.3 Vérifierl’étalonnageenlongueurd’onde ...................... 233
14.4 Disparitédanslesobservations 235
14.5 MesuredurapportS/B .................................... 235
14.6 Niveaudesignalpourvotreinstrument....................... 235
Chapitre 15 Paré pour l’aventure ................................. 237
15.1 Sessiond’observationtypique............................... 237
15.2 Améliorerlesobservations.................................. 239
15.3 Améliorer la qualité des données ............................ 239
15.4 Améliorerlaproductivité 243
15.5 Partagervosrésultats...................................... 245
15.6 Desspectresdequalitéprofessionnelle........................ 245
Chapitre 16 Conclusion ........................................ 247
Glossaire........................................................ 249
Références....................................................... 251
Note : les termes soulignés de cette manière dans le texte sont définis dans le glossaire.
vii
Remerciements
Ce livre est né des nombreux échanges que j’aipu avoirdepuis plus d’une vingtaine
d’années, avec la