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Stage de spectrographie
à l'observatoire du Pic de Chateau-Renard
avec l'association Astro-Queyras

Participants:
 

Du Sud-Est au Nord-Ouest :

- Jacques Boussuge (Paris) : chef de mission
- Christian Barret
- Mathieu Sénegas (Toulouse)
- Yves Petit
- Marie-Jo Feniou
- Céline Fournou (Toulouse)
- Thierry Noël (Grenoble)


 

Date:
 

30 aout - 6 septembre (semaine 36) 2003

Etoiles étudiées:
 

NOM	TYPE	MAGNITUDE VISUELLE	REMARQUES	ANAMORPHOSEUR
Vega (alpha Lyre)	AOVa	0.03	Pour référence	Oui
Soleil	G2V	-26.8	Pour référence	Oui
57 Cyg	B5V	4.78	Binaire spectro (T=2.85j)	Non (sauf 1er spectre)
Algol (beta Persée)	B8V	2.12	Binaire à eclipse (T=2j21h)	Non
gamma Cas	BOIVe	2.47	Type Be (= B à émission)	Oui
17 Tau (Electra)	B6IIIe	3.7	Type Be	Non
28 Tau (Pléione)	B8Vpe	5.09	Type Be	Non
34 Cyg	B2pe	4.81	Type "P Cyg" (nova)	Non
Nova 2003 Scuti				Non
gamma Cyg	F8Ib	2.20	Supernova rémanente	Non
HR 1099	G9V	5.71	Binaire (T=3j) type RS~CVn. Rayons X.	Non

Caractéristiques du spectrographe sur banc utilisé:
 

Constitution:

-entrée par fibre optique de diamètre 100um (NB: 1" d'arc = 45um au foyer du T60 à F=9m)
- anamophoseur optionnel en sortie de fibre
- miroir collecteur : F=600mm ; F/D=4
- réseau de 300t/mm ; 100x100mm2
- miroir objectif : F=750mm ; F/D=5
- miroir de renvoi plan
- caméra CCD ST8E pour l'acquisition de l'image du spectre (1530x1024 pixels de 9um)

Schéma:

Performances:

- dispersion : 0.12A/pix en bining 1 (0.24 en binning 2)
- résolution : 6000 à L=6500Å (10000 avec anamorphoseur mais au détriment de la sensibilité) soit une incertitude sur  lambda de l'ordre de 1Å
(NB: +/- 0.5Å = +/- 23km/s d'effet Doppler)

Il s'agit donc d'un appareil plutôt adapté à l'étude du profil de raies. C'est pourquoi nous nous sommes principalement interessés à la raie H-alpha à 6563Å qui apparait en émission ou absorption suivant le type d'étoile observée.

Méthode:
 

Acquisition (à l'observatoire):

A l'aide du logiciel Prism.

Traitement (à la maison):

Sous Iris:
- soustraction du noir à chaque image
- addition normalisée
- éventuellement : correction inclinaison raies et spectre (slant, tilt)
- éventuellement : correction de 1 ou 2 pixels aberrants
- binning (sommation pixels) vertical
- miroir en y (pour avoir le rouge à droite)

Sous VisualSpec:
- calibration en lambda avec le spectre "néon" (raies à 6506.52Å; 6532.88Å et 6598.95Å)
- normalisation
- éventuellement : filtre passe-bas (3 pixels = 0.6Å)
- mesures des raies: centre ...
 

NB: les "flat" n'ont pas été utilisés car ils n'ont pas été faits dans tous les cas et, d'autre part, ceux effectués ne révèlent pas de défaut d'instrumentation.
De plus, pour calibrer la réponse de l'instrument, il vaudrait mieux faire le spectre d'une étoile connue et le comparer à sa référence (cf. Vega).

 

Spectres obtenus:

1) Vega:

1.1) Image brute parmis 5 et de taille originale le 31/8 à 22h19TU (avec anamorphoseur):
 

1.2) Idem, traitées sous Iris:

 

1.3) Vega (5 poses de 2mn) + spectre de référence (lampe néon) et spectre de bibliothèque traités sous VisualSpec:
On apprécie la finesse des 3 raies obtenues pour le spectre du néon (FWMH=0.8Å) !
En comparant celui obtenu pour Véga (en rouge) à sa référence, on voit aussi que la réponse du spectrométre faiblit vers le bleu (à cause du capteur CCD KAF 1601E), ce qui n'affecte cependant pas trop le profil de la raie H-alpha.
 

2) Soleil:
 

Pas facile de s'y retrouver dans toutes ces raies ! D'aprés les catalogues fournis sous VisualSpec, on note quand même la présence d'un grand nombre de raies dues au fer (e.g. vers 6494-6495, 6534, 6575, 6593, 6610)

3) 57 Cygni:

3.1) Le 1/9 à 0h38TU (5 poses de 10mn avec anamorphoseur):

(le spectre est trés bruité car le signal est trop faible avec l'anamorphoseur)

3.2) Le 1/9 à 21h34TU (6 poses de 10mn):

La raie Halpha est légèrement décalée vers le bleu. Les 2 composantes seraient donc en train de se rapprocher de la Terre à une vitesse de l'ordre de:
V1 = V2 = 300000km/s*(6562.4-6562.9)/6562.9 = -23km/s (+/- 23km/s !).
Mais, pour calculer le mouvement propre de cette étoile, il faudrait tenir compte de la vitesse de la Terre sur son orbite (30km/s) et de la position de ces 2 astres par rapport à l'écliptique (i.e. au Soleil).

3.3) Le 4/9 à 0h24TU (5 poses de 10mn) :

Les décalages de la raie Halpha nous donnent pour vitesse radiale des 2 composantes:
- V1 = -123 (+/-23) km/s
- V2 = +64 (+/-23) km/s

3.4) Le 4/9 à 21h46TU (5 poses de 10mn) :

On retrouve une configuration semblable à celle du 1/9 à 21h34TU, soit 3j avant, ce qui n'est pas incompatible avec la période de révolution donnée pour ce couple dans les catalogues (2.85j).

3.5) Le 5/9 à 3h07TU (5 poses de 10mn):

Les décalages de la raie Halpha nous donnent pour vitesse radiale des 2 composantes:
- V1 = -96 (+/-23) km/s
- V2 = +64 (+/-23) km/s

4) Algol:

4.1) Le 4/9 à 1h16TU (3 poses de 5mn):

Les décalages de la raie Halpha nous donnent pour vitesse radiale des 2 composantes:
- V1 = -274 (+/-23) km/s
- V2 = +46 (+/-23) km/s

4.2) Le 5/9 à 0h04TU (5 poses de 5mn) : 

Le décalage de la raie Halpha nous donnent pour vitesse radiale des 2 composantes:
V1 = V2 = -37 (+/-23) km/s

5) Gamma Cassiopea :
(10 poses de 2mn)

On observe une raie Halpha en émission, caratéristique d'une étoile Be.  Le FWMH (largeur de la raie à mi-hauteur) de 5.6Å correspond à une vitesses d'expansion du nuage de poussières de l'ordre de 256km/s.

6) 17 Tauri:
(5 poses de 5mn)

7) 28 Tauri:
  (5 poses de 5mn)

8) 34 Cygni:

8.1) Image brute parmis 3 et de taille originale le 2/9 à 1h59TU:

8.2) Spectre (3 poses de 10mn) :


 

9) Nova 2003 Scuti:
  (5 poses de 10mn)

10) Gamma Cygni:
(1 pose de 10mn)
 
NB: l'absorption à 6497Å est due au FeI + CaI etc...

11) HR 1099:
  (5 poses de 10mn)
 

NB: nuit du 2-3/9 ="Relache" (photos du ciel profond : NGC80 ; M33 ; M45 ; IC434 ; M35 ; Nèb. California) !

Phénomènes connexes:
 

Travaux pratiques dans la salle de travail:

Graissage des trappes:

Installation de la nouvelle fibre optique:

Accueil des visiteurs:

3h du mat: un petit coup de genepy et ça repart ...

Remerciements:

- Jacques Boussuge, Céline Fournou et AstroQueyras (http://www.astroqueyras.com/) : pour l'organisation de ce stage
- Christian Buil (http://www.astrosurf.com/buil/) : pour son logiciel gratuit de traitement d'image "Iris"et tous ses conseils sur la spectro
- Valérie Desnoux (http://astrosurf.com/vdesnoux/) : pour son logiciel gratuit de traitement de spectres "VisualSpec"

A mon père ...

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