Comment planifier l’acquisition et la mise à jour d’un spectre stellaire ?

Par Forrest Sims

Forrest Sims observe depuis son observatoire installé dans son jardin à Gilbert en Arizona. N’ayant acheté son premier télescope qu’il y a 5 ans, Forrest était en retard pour les observations astronomique. Un entraînement classique comme alpiniste et guide l’a rapproché de temps en temps des étoiles. Ses débuts en astronomie étaient dans l’imagerie astronomique en utilisant un C11EdgeHD. Cela lui a permis d’apprendre quelques notions de base en astronomie et des procédures permettant de pointer un télescope, de guider et d’acquérir des images. Il y a des décennies, Forrest a obtenu un baccalauréat ès sciences en mathématiques et une maîtrise en génie aéronautique et astronautique de l’Université de Washington. Un ami, nommé par hasard M. Moon, a mentionné un jour lors d’un symposium de la Society for Astronomical Sciences que la spectroscopie semblait assez difficile. Cela lui a allumé une étincelle et un réseau SA200 a été acquis et peu de temps après, un spectrographe Shelyak LISA. Il a ensuite eu la chance de rencontrer David Boyd, Paul Luckas et François Teyssier qui l’ont aidé généreusement et patiemment tout au long du parcours. L’OTA a été mis à niveau pour devenir un PlaneWave CDK14 et l’entreprise d’acquisition de spectres et de traitement de ces données spectrales dans ISIS a commencé ! Forrest, dont les amis le connaissent sous le nom de Woody, collabore activement avec le groupe ARAS sur les étoiles Symbiotiques, les Nova et SuperNova. En outre, il a soumis de nombreux spectres à la BAA (British Astronomical Association) et a également contribué à la base de données BESS (base spectrale des étoiles Be). Et maintenant, il a hâte de participer à la spectro party OHP 2019 et de grimper dans les Dolomites cet été.

Le set up de Woody en Arizona
Photo Forrest Sims

Le spectrographe LISA monté sur le CDK 14′
Photo : Forrest Sims

Je possède un spectrographe LISA. J’ai la chance que cet instrument me permette d’étudier un large éventail de cibles dont les magnitudes sont généralement comprises entre 4 et 15. J’utilise le progiciel AstroPlanner de iLanga, Inc. pour ma planification initiale. J’ai ajouté environ 75 étoiles contenant toutes les informations nécessaires pour planifier l’acquisition. AstroPlanner permet dans la plupart des cas d’ajouter une nouvelle étoile en simplifiant la saisie de son identifiant et en cliquant sur un bouton pour importer ses informations depuis SIMBAD. En plus de nombreux champs standard tels que RA, DEC, Magnitude, j’ai ajouté des champs comme la dernière date d’observation ou encore la cadence et quelques autres. Lorsqu’on lui donne une date et une heure, AstroPlanner fournit les temps cibles Azimuth, Altitude, Ascension, Transit, lever et couché de l’astre, Angle de la lune, ainsi que d’autres informations utiles.

Fig-1 : Copie d’écran du progiciel AstroPlanner

La prochaine étape à réaliser est d’identifier une étoile de référence de préférence de type A/B dans une masse d’air très similaire, proche de l’azimut si possible de l’étoile cible et ayant un E (B-V) inférieur à 0,05 à utiliser pour la correction atmosphérique et la réponse instrumentale. Pour ce faire, j’utilise l’un des deux excellents outils de feuille de calcul Excel. Le tableur de François Teyssier ReferenceStarFinder.xlsm ou le Miles_Search_V1 spreadsheet tool de Paolo Berardi, et. al. Dans ce processus de sélection, la préférence est donnée au choix de la même étoile que celle que j’ai utilisée la dernière fois sur cette cible si, pour l’heure de la nuit, elle répond aux exigences ci-dessus.

Une fois que j’ai sélectionné ma cible, je commence à remplir ma fiche «Journal d’acquisition de traitement / spectroscopie». (Voir la figure 2). Cette feuille fonctionne à la fois pour enregistrer les informations de l’objet, mais aussi et surtout pour la journalisation des informations sur ce que j’ai réellement fait et sur les résultats récapitulatifs du traitement des données acquises dans ISIS. C’est également très utile pour planifier une observation lorsque vous avez déjà travaillé sur le même objet. La raison en est qu’elle vous donne les valeurs initiales de l’étoile de référence possible à utiliser comme décrit précédemment, ainsi que les temps d’exposition de la caméra scientifique pour les étoiles et les paramètres d’autoguidage.

Le moment venu, j’ouvre le toit roulant de l’observatoire une heure ou deux avant l’heure d’acquisition prévue. L’observatoire, les caméras, les rotateurs, les refroidisseurs, etc. sont sous tension et avec mes cibles de la soirée en main, je suis prêt à passer à l’étoile de référence. C’est à cette position dans le ciel que je prends une série de flats à l’aide de la lampe flat du module d’étalonnage du spectrographe LISA. Après avoir centré l’étoile sur la fente, je prends un spectre d’étalonnage de la lampe de calibration Argon/Néon du module de calibration. Avec l’étoile de référence centrée sur la fente, l’autoguidage est initié et un minimum de 7 spectres sont acquis. Ensuite, je pointe mon télescope vers l’étoile cible et je prend à nouveau un spectre de la lampe d’étalonnage, suivi d’un minimum de 7 spectres sur la cible. Il s’agit généralement d’expositions beaucoup plus longues pouvant aller jusqu’à deux heures de temps d’exposition total. Je prévois toujours de prendre un spectre supplémentaire de lampes d’étalonnage Néon/Argon par la suite pour encadrer les données acquises sur la cible. De plus, j’enregistre dans le champ « Notes » tout ce qui pourrait être important par la suite, comme par exemple une rotation de la fente, des nuages, des anomalies de vent, etc.

Je n’entrerai pas dans les détails de l’acquisition, mais j’utilise un fichier log pour enregistrer les résultats du traitement ISIS. Je déplace les fichiers de données brutes pour l’observation de l’ordinateur de l’observatoire vers un périphérique de stockage connecté au réseau avec un disque dur  RAID5 dans mon bureau. À partir de là, je traite les données dans ISIS en se référant au log du journal de la nuit. Il a les noms d’étoiles que j’ai besoin d’entrer dans ISIS.

J’enregistre les positions de tilt et slant (smile dans le cas de l’Alpy) et de VC (coordonnée verticale du spectre), A (axe des X) et la FWHM d’une ligne du spectre de la lampe de calibration. En outre, j’enregistre les valeurs R et RMS calculées que j’obtiens à partir de l’onglet Traitement du « Go » dans ISIS. Je le fais pour les étoiles de référence et cible. L’enregistrement et la conservation de ces informations me fournissent des indications importantes sur la dérive de la focalisation du spectrographe (la FWHM augmente, principalement en raison de changements de température durant la nuit) et m’avertit si je vois soudainement des changements de Tilt ou de slant par exemple

Lorsque le traitement des données spectrales est terminé, je le télécharge dans une ou plusieurs bases de données et l’enregistre sur fichier log de la nuit d’observation.

Fig-2 : Fiche de process et d’acquisition de spectre
Crédit : Forrest Sims

Fig-3 : La fiche d’observation complétée pour l’étoile AG Dra
Crédit : Forrest Sims

 

Voici un exemple d’une fiche d’observation complétée pour une observation récente de AG Dra. Je classe ces fiches par cible, elles sont donc facilement accessibles la prochaine fois.

J’espère que cela pourra aider quelqu’un qui commence à peine à essayer de savoir par où commencer.