Spectre α Orionis (Bételgeuse)

Présentation des spectres et des résultats
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Maxime Tessier
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Salut à tous !

Bon j'inaugure cette nouvelle catégorie sur le forum avec mes débuts en spectro.

Pour raconter un peu le début de l'aventure qui s'avère déjà passionnante, j'ai utilisé pour ce spectre qui n'est pas mon tout premier mais voilà un peu plus de 15j que je débute avec un réseau sans fente de chez Sheliak appelé StarAnalyser. (Merci Marian)
Je n'ai pas encore essayé le prisme additionnel (montage Grism) qui permet de gagner en résolution de peur (pour des premiers essais) de ne pas bien confondre les directions de dispersion des deux éléments.

D'ailleurs une question Marian, tu as une idée si le fait de monter le prisme perpendiculaire au réseau pour séparer l'ordre 1 du 2eme ordre a un intérêt ?!
Si je comprend bien on obtient une sorte de réseau croisé type Sardine ou Eshel, mais non exploitable j'imagine ?

J'ai donc fait des premiers essais avec la Flt, en passant un peu de temps pour trouver un backfocus convenable. Ici on parle de Bf entre le capteur et le réseau, pourquoi ?
Parce qu'en éloignant le réseau du capteur on disperse la lumière/spectre sur un plus grand nombre de pixels, si le spectre s'étale sur un nombre insuffisant de pixels on noie des informations ici de la résolution spectrale. Au niveau des notions d'échantillonnage on est pas perdu après celle de l'astrophotographie.

Ce que dit Christian Buil sur le sujet : "Le pouvoir de résolution du "setup" employé est évalué à R = 150 en mesurant la largeur à mi-hauteur des raies spectrales. La finesse spectrale autour de Ha (longueur d'onde de 6563 angstroms) est donc proche de 6563/150 = 44 angstroms. La dispersion inverse étant de 15,4 angstroms/pixel, on en déduit que l'élément de résolution spectral est échantillonné par 44/15,4=2,9 pixels. C'est une valeur tout à fait satisfaisante pour exploiter au mieux les possibilités du réseau. Il ne faut pas descendre en dessous d'un facteur d'échantillonnage de 2, car alors on viole le critère de Nyquist (perte de résolution à cause de la taille finie des pixels), à moins de chercher à observer des objets très faibles (voir l'exemple ci-dessus de la supernova 2009ig, qui présente des raies larges). Il ne faut pas monter au dessus d'un facteur d'échantillonnage de 4, car alors on dilue inutilement la lumière du spectre dans le fond de ciel."

Par contre en s'éloignant trop on risque de faire sortir l'ordre zéro qui nous intéresse lors de la calibration en longueur d'onde du spectre.

Premier soucis rencontré, je n'avais plus la map au Do, cela dit ça ne m'a pas gêné tant que je ne visais que des objets assez brillants qui du coup ne nécessitaient pas de guider.
Après avoir fait quelques spectres à la lunette j'ai récupéré un Newton 200/1000 pour pouvoir augmenter le pouvoir de detection, le spectre que je vais vous présenter ci-dessous est fait avec.

Au début, j'ai rencontré des petits soucis techniques notamment lors du traitement, par exemple pour corriger le spectre brut de la réponse instrumentale et sans correction pas de mesures de températures.

Mais j'ouvrirai un post dans technique pour tout ça.

Donc place aux mesures obtenues avec le réseau Star Analyser, le newton 200 et l'Atik383L+ on parle ici d'un spectre basse résolution. Pour ceux qui ne sont pas familiers avec la spectro,
la basse et haute résolution sont deux domaines ou l'on ne fait pas les même mesures, en basse résolution on perçoit le spectre sur sa totalité (Ici dans les longueurs d'onde visible et Nir) alors qu'en haute résolution on va se concentrer sur les détails d'une raie, H-alpha par exemple. Certaines mesures sont donc accessibles à un domaine et pas à l'autre par exemple.

Le spectre brut et l'ordre zero à gauche :

Betelgeuse-1Brut.jpg
Betelgeuse-1Brut.jpg (31.85 Kio) Consulté 6948 fois

Le profil spectral auquel j'ai ajouté en dessous le spectre colorisé avec les infos d'acquisitions, (Les acquisitions ont été faite dimanche dernier,
lors d'une soirée au Pouget pendant ce temps Nico faisait des acquisitions planétaires à côté.) :D :

PlancheBetelgeuse.jpg
PlancheBetelgeuse.jpg (504.89 Kio) Consulté 6946 fois

Ici au premier coup d’œil sur le spectre on perçoit directement le profil d'une étoile froide, en se basant sur la loi de Planck,
un corps noir plus chaud émettrait son rayonnement maximum dans les longueurs d'ondes les plus courtes hors dans mon cas (ou plutôt celui de Betelgeuse :mrgreen: ) on voit la tendance inverse avec un spectre dont la forme de cloche tend vers les longueurs d'ondes plus longues, avec une très forte intensité ici qui se situe dans le proche infra-rouge.

En traçant la courbe de Planck via Visual Spec j'obtient une température de 3000K étant donné que l'étoile est connu j'ai pu vérifier et sa température est donnée pour 3500K, j'imagine que j'ai le droit à une petite marge d'erreur. :mrgreen:

spectrebetplanck2.jpg
spectrebetplanck2.jpg (123.26 Kio) Consulté 6932 fois

On a donc le profil d'une étoile plus froide que le soleil, Betelgeuse est une super géante rouge de type spectral M1-2 Ia-Iab, M correspondant aux étoiles rouges et donc froide <3500K (Tout est lié c'est magnifique :mrgreen: ) le chiffre lui permet da caractériser une tranche plus précise de température, lab correspond à classe de luminosité décrite dans le diagramme HR (Hertzprung-Russel) directement lié à la surface et au rayon de l'étoile lab=Super géante rouge=(300<R/Ro<1000) ici on obtient (selon Wikipédia) 955 à 1 200 Rayons solaire ( R☉) on obtient donc un ticket pour un classement en tant que supergéante rouge.

Pour appuyer l'identification d'une géante rouge voici le profil spectral que j'ai obtenu en identifiant quelques raies intéressantes et caractéristiques :

SpectreAnBetelgeuse.png
SpectreAnBetelgeuse.png (80.8 Kio) Consulté 6946 fois

On voit à plusieurs endroits apparaître des raies en absorptions Tio qui sont en fait caractéristiques, c'est l'oxyde de titane, en revanche les raies de Balmer j'ai annoté ici les raies Hbeta et H-alpha par exemple, il apparait que ces raies sont peu profondes à cause de la température de l'étoile, trop faible. Du coup les photons (qui au passage ont mis plusieurs millions d'années pour arriver jusqu'à la photosphère) qui passent dans la photosphère n'ont pas assez d'énergie pour maintenir les électrons de l'atome d’hydrogène au premier état d’excitation.
Par contre du coup d'autre raies peuvent apparaître puisque la température de l'étoile sera suffisante pour en exciter les électrons sans pour autant les éjecter. (Si la température est trop forte par exemple).

Pour revenir aux autres raies dominantes, il y a aussi les métaux neutres avec par exemple Ca1, Fe1, Ti1 (Calcium, Fer et Titane) à 6496A la température de l'étoile n'est plus suffisante pour les ioniser.

Les autres raies profondes remarquables sont dues à l'atmosphère terrestre avec la raie tellurique de l'OII par exemple.

Dès que je pourrais j'irais plus loin mais pour l'instant c'est le début je ne peux pas vous en dire plus ;) , Marian pourra peut être ajouter quelque chose ?

J'ai aussi posé une équation selon la loi de Wien pour calculer la température de l'étoile grace au maximum du rayonnement sur ce spectre, voici ce que j'ai fait, contrairement au résultat obtenu grace à la courbe j'obtiens 3800K, à vérifier. Voici l'équation que j'ai présenté sous MathCast pour pouvoir la mettre ici.

MaximeSpectroBetelgeuseEquation.jpg
MaximeSpectroBetelgeuseEquation.jpg (31.86 Kio) Consulté 6941 fois

Logiciels utilisés : Isis (Chhristian Buil), Visual Spec (Valerie Desnoux), Plot Spectra, MathCast.

Pour conclure, la spectro est un domaine passionnant surtout quand on sait que toutes ces infos proviennent de la dispersion d'une étoile, un point ponctuel dans le ciel,
et qui le reste malgré un miroir de 10m de diamètre, et encore ce n'est que le début !

Pour ceux que ça intéresse un projet va être mis en place pour l'association, j'ai mangé avec Franck et Jean-Sebastien Devaux nous en avons discuté, Js est motivé, pour vous mettre l'eau à la bouche il viendra nous faire une conférence ! ;)
Setup : C8 EdgeHd, Williams Optics triplet Flt98 correcteur 0,8x WO 4, Az eq6 gt, CCD Atik 4000M, Raf AtikCCD Atik 383L+, RAf Starlight, Oag Starlight, filtres SHO Astronomik 50mm,LRVB Baader 50mm,V3 Usb-Focuser, inova PLA m, Sony A7S
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papeastro
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SAGEADIT Super,
ce sujet est très interressant :bravo: :bravo: :bravo:
La conférence annoncée est à prévoir assez à l'avance pour réserver la salle Vert Paradis, et avertir les autres astrosamis...
Encore :bravo:
Bises
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Marian
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Salut Max

beaux débuts, bravo bien joué !

Je n'ai pas grand chose à ajouter. L'estimation de la température de surface par la courbe de Planck c'est un peu acrobatique, on voit bien sur ton image que la courbe théorique ne correspond pas parfaitement à la courbe observée. Il faudrait utiliser plusieurs méthodes pour approcher la vraie valeur : comme tu l'as fait, la loi de déplacement de Wien (mais attention à la réponse instrumentale qui doit être parfaitement corrigée), l'analyse de raies spécifiques (ça c'est de la haute résolution), l'intensité des raies de Balmer, notamment H-beta (le thermomètre de Balmer)...

Plein de choses à expérimenter / découvrir !!

++
Setup 1 Remote Ardèche : RC10 Astrosib, AP1100, Moravian G2 4000, Ultrastar
Setup 2 Nomade : RC8 GSO, AZ-EQ6, Atik 460 EXm , Lodestar X2
Spectroscopie : Shelyak Alpy 600
Setup 3 (Team Magellan en remote au Chili, setup commun avec Jean-Mi, Lolo et Dave) : EQ8, Réfracteur AP155, Moravian G4 16000, Ultrastar - Hébergement par Deep Sky Chile

Site internet : https://www.astrophotons.fr/
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Maxime Tessier
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Merci ! :D
Et merci Marian pour ces indications, même en lissant le profil j'ai du mal à mieux faire correspondre la courbe.
En tout cas c'est génial ! J'ai fait une étoile Be et j'ai cru avoir pris un outburst mais fausse alerte c'était une étoile dans la zone de binning. :mrgreen: :)
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Maxime Tessier a écrit : 01 octobre 2018, 21:47 Merci ! :D
Et merci Marian pour ces indications, même en lissant le profil j'ai du mal à mieux faire correspondre la courbe.
En tout cas c'est génial ! J'ai fait une étoile Be et j'ai cru avoir pris un outburst mais fausse alerte c'était une étoile dans la zone de binning. :mrgreen: :)
SAGEADIT J'ai besoin d'une traduction MURVNR
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