RS Oph : contribution des spectrographes Shelyak

Par Olivier Garde

Introduction

Une Nova est une « étoile nouvelle » qui apparaît dans le ciel. En fait, cette étoile existait bien avant qu’elle soit soudain accessible à nos instruments (voire dans quelques cas rares à notre regard), mais son éclat augmente très brusquement du fait de son explosion (outburst en anglais). En général, cette explosion ne détruit pas l’étoile, et il se peut même que ces explosions soient récurrentes – le mécanisme général est maintenant assez bien connu.

Une Nova est toujours un « événement » en astronomie : si on peut l’observer très régulièrement en spectroscopie dès sa découverte, on constate une évolution très rapide – à l’échelle de quelques minutes, puis de quelques jours – de sa signature spectrale. Cette évolution nous apprend beaucoup sur la physique et la cinématique de l’explosion ; c’est un magnifique laboratoire pour les astrophysiciens.

Une Nova, c’est aussi l’occasion privilégiée pour la communauté des astronomes amateur de contribuer très utilement à la Science. Souvent, ces objets sont accessibles à de petits instruments. Et surtout, par leur réactivité et leur répartition géographique dans le monde, les amateurs peuvent faire ce que souvent les professionnels ne savent pas (plus ?) faire : observer très rapidement et très régulièrement. Or il est clair que plus on observe rapidement une nova, plus on en tirera une information précise : avec le temps, l’explosion se dilue.

Le 8 août 2021, la nova récurrente RS Oph a été observée en explosion (outburst en anglais) à la magnitude V=5. La communauté amateur s’est immédiatement mobilisée pour réaliser de nombreux spectres à diverses résolutions avec divers spectrographes (avec des pouvoirs de résolution R=600 à R=30000).

Entre le 8 août 2021 (date de l’annonce de l’outburst de RS Oph) et 23 août 2021 (date de la 1ère publication avec les données amateurs), 142 spectres ont été réalisés et déposés dans la base spectrale ARAS. Plus des 3/4 ont été réalisé avec des spectrographes de la gamme proposée par Shelyak Instruments : des Alpy 600, des LISA, des LHIRES III, des UVEX, des eShel et un Whoppshel.

 

75% des observateurs sont équipés de spectrographes Shelyak :

  • 4 eshel
  • 1 Whoppshel
  • 6 Alpy
  • 6 LHIRES III
  • 2 LISA
  • 2 UVEX
 
A noter que dans la catégorie « Autres » qui représente 25% des observateurs, 2 utilisateurs ont réalisé des spectres avec un UVEX et un Sol’Ex en impression 3D

Les utilisateurs de spectrographes Shelyak ont produit 78 % des spectres avec la répartition suivante :

  • 46 spectres eShel
  • 27 spectres Alpy
  • 26 spectres Lhires III
  • 5 spectres LISA
  • 5 spectres UVEX
  • 3 spectres Whoppshel

Le plus grand nombre de spectres a été réalisé avec un spectrographe eShel à R=11.000 (46 spectres), puis on trouve en second presque à égalité des spectres LHIRES III (26 spectres) et Alpy 600 (27 spectres). Les utilisateurs de spectrographes UVEX et LISA ont produit 10 spectres et le Whoppshel à R=30.000, 3 spectres.

Dans la catégorie « autres », 6 spectres ont été réalisés avec un Sol’Ex et 5 avec un UVEX en impression 3D.

Exemples de spectres

Voici quelques exemples de spectres réalisés avec les divers spectrographes Shelyak Instruments.

Alpy 600

Avec une résolution de R=600, l’Alpy couvre l’ensemble du domaine visible, voire une partie du proche UV. Compte tenu de la magnitude de RS Oph au moment des acquisitions, il suffit de poser 10s en veillant à ne pas saturer la raie H Alpha très intense.

 

Spectre réalisé avec un Alpy 600 par Vincent Lecocq 🇫🇷

Spectre réalisé avec un Alpy 600 par Pascal Le Dû 🇫🇷

LISA

Tout comme l’Alpy 600, le LISA couvre tout le domaine spectral du visible avec une résolution plus importante à R=1.000

 

Spectre réalisé avec un LISA par David Boyd 🇬🇧
le spectre est calibré en flux absolu en erg/cm2/s/Å

Spectre réalisé avec un LISA par Kevin Bazan et Jean-Loup Lemaire 🇫🇷

LHIRES III

Beaucoup de spectres ont été réalisés avec le LHIRES III. Le point fort de ce spectrographe c’est de pouvoir adapter sa résolution en fonction de la magnitude de la cible.
Durant cette campagne de mesure sur RS Oph, les utilisateurs n’ont pas hésité à changer de réseau. Beaucoup de spectres ont été réalisé à des longueurs d’ondes autres que H Alpha

Spectre réalisé avec un LHIRES III par Paolo Berardi 🇮🇹
spectre dans le proche IR entre 8150 et 8900Å avec un réseau de 1200tr/mm

Spectre réalisé avec un LHIRES III par Erik Bryssinck 🇧🇪
sur la raie H Alpha avec un réseau de 2400 tr/mm

UVEX

Le nouveau spectrographe de la gamme Shelyal, l’UVEX a été utilisé par 2 observateurs aux USA et en Australie avec 2 réseaux différents (300tr/mm et 600 tr/mm)

Spectre réalisé avec un UVEX 300 tr/mm par Sean Curry 🇺🇸
dans le proche UV

Spectre réalisé avec un UVEX 600 tr/mm par Peter Velez 🇦🇺
dans le proche UV

eShel

Le spectrographe eShel a produit le plus de spectres sur cette campagne RS Oph avec une résolution R=11.000 (46 spectres). Grâce à sa conception optique « echelle » il permet de couvrir l’ensemble du domaine spectral visible.

Spectre réalisé avec un eShel par Olivier Thizy 🇫🇷
Détail d’une parti du spectre dans la région de H Alpha

Spectre réalisé avec un eShel par Stéphane Charbonnel 🇫🇷
Entre H beta et H Alpha

Whoppshel

Le plus résolvant des spectrographes de la gamme Shelyak, le Whoppshel (R=30.000) a pu être ici utilisé sur RS Oph durant les 2 nuits ou la magnitude de la cible était inférieure à mag. V=5. Le spectrographe a été utilisé avec un télescope de 400mm, mais le Whoppshel donne tout son potentiel avec des télescopes de 1m de diamètre et permet d’atteindre des magnitudes plus faibles.

Spectre réalisé avec un Whoppshel par Olivier Garde 🇫🇷
Détail d’une partie du spectre dans la région de H Alpha

Spectre réalisé avec un Whoppshel par Olivier Garde 🇫🇷
Détail d’une partie du spectre dans la région de H Beta

Sol’Ex-> Star’Ex

On peut réaliser de très bon spectres avec un spectrographe en impression 3D et à haute résolution : Le Sol’Ex ici utilisé dans sa version Star’Ex

Spectre Sol’EX/Star’Ex réalisé par Christian Buil 🇫🇷

Ici le Sol’Ex est dans sa configuration d’origine : fente de 10µm, réseau de 2400tr/mm. Il permet d’atteindre une résolution de R=30.083. L’optique utilisée ici est une simple lunette de 65mm de diamètre.

Conclusion

L’outburst de RS Oph a permis de mobiliser beaucoup d’astronomes amateurs à travers le monde, en produisant des spectres avec divers instruments et à différentes résolutions spectrales.

Il est encore beaucoup trop tôt pour tirer tous les enseignements scientifiques de cette nova – les observations vont encore se poursuivre pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois (vous pouvez bien entendu y contribuer vous-même). La science a besoin de temps pour avancer ! En fait, même si les principes généraux d’une nova sont aujourd’hui compris, chaque nova a ses spécificités propres, et c’est justement la différence entre le cas particulier observé et les cas connus auparavant qui permettent de développer nos connaissances. En l’occurrence, les premiers retours de la communauté scientifique à propos de RS Oph confirment l’intérêt de cette étoile particulière.

Par exemple, Steve Shore, Astrophysicien, a disposé d’une large couverture temporelle et spectrale pour étudier le phénomène, et il a déjà rédigé trois « Télégrammes Astronomiques » (ATel) à ce jour :

ATel #14868 du 23 Août 2021
ATel #14881 du 28 Août 2021
ATel #14883 du 29 Août 2021

Bel exemple de travail d’équipe !