Le BUIL-THOUVENOT ATLAS (BT-ATLAS) est une compilation d'images de 6600 objets du ciel profond réalisées grâce à l'utilisation exclusive de caméras CCD et des techniques d'imagerie numérique.
Par leur sensibilité, les CCD (Charge-Coupled Device) sont à l'origine de très nombreuses découvertes dans les observatoires professionnels ces 15 denières années. A présent la technologie CCD entre de plus en plus massivement massivement dans les observatoires amateurs. Le nombre de caméras commerciales proposées augmente régulièrement alors que les prix baisses. En outre, il n'est pas extrèmement difficile de construire soit même une caméra, aidé en cela par la disponibilité de composants de moins en moins chers et efficaces et épaulé par les progrès continus de l'informatique.
Le CCD est un détecteur électronique réellement exceptionnel qui surclasse par bien des aspects la traditionnelle pellicule photographique. On peut citer trois points forts des CCD :
- une très haute sensibilité, typiquement 10 fois plus grande que celle d'un film hypersensibilisé ;
- l'absence d'erreur de réciprocité, c'est-à-dire que la sensibilité est constante
et ne décroît pas avec le temps de pose ;
- la facilité avec laquelle on obtient une image numérique (chaque point de l'image est représenté
par un nombre), ce qui permet de réaliser rapidement et simplement des traitements numériques pour
améliorer notablement les résultats.
La démocratisation du CCD ouvre de très nombreuses perspectives pour les amoureux de l'observation du ciel. Le champs d'application d'un quelconque télescope est considérablement accru dès qu'il est équipé d'une caméra CCD. Mais l'avènement du CCD nécessite de s'adapter à de nouvelles méthode d'observation et à apprendre à utiliser de nouveaux outils. Le BT-Atlas fait partie de ces nouveaux outils.
Le BT-Atlas est idéal pour apprendre l'astronomie, pour préparer une nuit d'observation, pour associer une image à un numéro de catalogue, pour vérifier la présence d'une supernova dans une galaxie, pour étudier la morphologie des objets du ciel profond pour évaluer les possibilités de l'imagerie électronique…
Mais le BT-ATLAS s'adresse aussi au simple contemplateur du ciel, à l'amoureux de la nature ou a toute personne qui souhaite avoir une image de l'univers qui l'entoure. Parcourir le BT-ATLAS c'est prendre un billet pour un long et fascinant voyage dans le cosmos.
Le BT-ATLAS est une base d'images proposées sous une forme numérique dans un CD-ROM. Les logiciels
BTShow, BTNovae, WinMiPS et QuickBT, inclus dans le CD-ROM, permettent une exploration aisée de la base
de données.
La version 3.0 du BT-ATLAS comporte 4649 images totalisant 6600 objets identifiés (1.3 GO de données
non compressées).
Le BT-ATLAS est une base d'images qui couvre l'essentiel des types d'objets du ciel profond. Chaque type est largement
représenté : 5002 galaxies individuelles, 284 amas de galaxies, 654 amas ouverts, 136 amas globulaires,
155 nébuleuses planétaires, 279 nébuleuses diffuses brillantes et 90 nébuleuses obscures.
La magnitude limite se situe entre 17 et 21 suivant les objets. Ainsi, les pâles nébulosités
visibles dans les plus gros télescopes d'amateurs montreront leur vraie nature. La diversité des
formes dans l'univers y est clairement révélée.
Compte-tenu de l'ampleur du projet, un grand nombre d'objet n'a probablement jamais été vu par des
amateurs (et peut-être par bien des professionnels !). Avec le BT-ATLAS, nous sommes très loin du
classique catalogue Messier. Nul doute que pour beaucoup d'amoureux assidus du ciel, le BT-ATLAS ouvrira un champ
d'observation fantastiquement étendu et résolument nouveau.
Le BT-ATLAS est aussi un outil. Par exemple, les images peuvent servir de référence pour l'étude
morphologique des objets (concentration des amas globulaires, faibles extensions des galaxies...) ou pour aider
la sélection des objets en vue d'une observation.
Un aspect important du BT-ATLAS est le nombre imposant de galaxies, ainsi que la grande magnitude limite. Le BT-ATLAS
constitue une base de référence pour la recherche des supernovae jusqu'à environ la magnitude
19. C'est ainsi que nous avons découvert 1990n dans NGC 4639, SN1992i dans NGC
2565 et SN1996ak dans NGC 5021 en constituant l'Atlas. Nous avons aussi observé
SN1989h 15 jours avant l'annonce par les observateurs du California Supernovae Automatic Research Team (ironiquement,
nous n'avons pas découvert SN1989h les premiers car nous n'avions pas alors d'autre image de référence
que la nôtre !).
Un exemple récent de détection de supernova non annoncée à trait à l'observation
de la galaxie NEW1. Un examen attentif des deux images de ces galaxies présentent
dans l'Atlas et datant de 1991 et 1996 (respectivement NEW1_1.PIC etNEW1_2.PIC), révéle une supernova
non détectée en 1991 ! Il n'est pas exclue que d'autres supernovae non découvertes ce
niches encore dans l'Atlas.
De nombreux objets ont été sélectionnés sur leurs particularités astrophysiques
(ex : galaxies actives et galaxies du catalogue Arp) et sur les découvertes potentielles qu'il est possible
de faire en les observant. L'exemple le plus typique est peut être la sélection d'objets Herbig-Haro.
C'est en observant le complexe HH12 dans NGC 1333 que nous avons découvert un énorme sursaut de la
proto-étoile SVS13 en Septembre 1990.
Finalement, le BT-ATLAS est un panorama de ce qu'il est possible de faire grâce aux CCD sur des télescopes
de diverses dimensions (entre 50 mm et 1000 mm). Les astrophotographes trouveront là de multiples exemples
de comparaisons. Les pédagogues trouveront là matière à illustrer leur cours. Souhaitons
que le BT-ATLAS constitue une incitation pour beaucoup à utiliser le formidable détecteur qu'est
le CCD.
La puissance des CCD s'est révélée à nous au début des années 80.
A ce moment-là il y avait encore peu de caméras CCD dans les observatoires professionnels et aucune
dans les observatoires amateurs. Les informations sur la technologie CCD étaient rarissimes. En tant qu'amateur,
il a fallu découvrir tout par nous-mêmes, depuis le matériel jusqu'à la manière
d'observer, en passant par le traitement d'images. Dans les premiers temps, nous utilisions un vénérable
APPLE II programmé en assembleur pour piloter la caméra et pour traiter les images. C'était
une époque héroïque.
A partir de 1986 il a été possible de se procurer des CCD de bonne qualité à un prix
raisonnable. A la même date, l'apparition des ordinateurs de type PC a constitué un tournant capital.
Pour la première fois, nous pouvions acquérir des images numériques de dimensions correctes
(145x220 pixels) et les visualiser de manière réaliste grâce au standard graphique EGA puis
surtout VGA.
Les résultats obtenus à partir de ce moment avec notre caméra CCD rivalisaient dès
lors avec ceux issus de la photographie traditionnelle, mais avec une différence de taille : pour voir
le même objet, il faut poser 10 fois moins avec un CCD par rapport à la photographie. Des objets réputés
difficiles étaient facilement observables en quelques minutes de pose seulement. L'idée de réaliser
une exploration globale du ciel a alors germé dans notre esprit. Le sujet était vaste, mais notre
soif de découverte l'était au moins autant. Il y a toujours quelque chose d'exitant d'arpenter un
univers jamais vue par d'autres !
Imaginez-vous assis devant un ordinateur situé à quelques mètres du télescope. Vous
venez de lancer une pose de 5 minutes sur une galaxie de magnitude 13. Sur l'écran de l'ordinateur les secondes
s'égrènent imperturbablement alors que patiemment chaque pixel du CCD, au foyer du télescope,
engrange les quelques rares photons issus du lointain objet. Subitement, au bout de 5 minutes, l'écran de
l'ordinateur s'illumine et l'image de la galaxie apparaît distinctement. C'est toujours un instant de vive
émotion. C'est cette émotion que vous allez probablement ressentir en "feuilletant" le
BT-ATLAS.
Encore quelques années pour affiner notre technique (CCD plus grand, écriture d'un puissant logiciel
de traitement d'images...) et construire un observatoire entièrement dédié à l'observation
CCD. A partir du début 1988 nous commençons officiellement à acquérir les données
de ce qui deviendra le BT-ATLAS. Pendant de nombreuses années, tous les instants de nuits claires seront
exploités à cette tache.
Christian Buil, Eric Thouvenot et Alain Klotz ont été les principaux observateurs. Mais bien d'autres
ont apportés une aide décisive : Guylaine Prat, Richard Szczépaniak, Patrick Roth, Olivier
Zuntini, Alain Maury, Daniel Zambenedeti, Yves Guimezanes, Jean-Marie Llapasset, Didier et Stéphane Morata,
Marc Rieugné, Bernard Marlière, Olivier Gadal, Thierry Legault, Jean Montané.
Approximativement les 75% de l'Atlas a été réalisé dans l'observatoire de l'Association
ALCYONE situé à quelques kilomètres seulement de Toulouse. Le ciel est notablement lumineux
dans ce site d'observation, mais un traitement soigneux des images a permis d'atténuer en grande partie
les effets néfastes de la pollution. L'instrument principal a été un Celestron 11 (280 mm)
avec un réducteur de focale qui donne un rapport d'ouverture de 6.1. Paul Bertincourt a apporté une
aide décisive dans la construction de cet observatoire.
20% des images ont été obtenues à l'Observatoire du Pic du Midi situé dans la chaîne
Pyrénées à 2877 m d'altitude. Les amateurs ont en effet le privilège d'exploiter un
télescope de 60 cm dans ce superbe observatoire (opération gérée par l'Association
T60). Le télescope dispose d'un foyer Newton rapide à F/D=3.5. L'exceptionnelle transparence du ciel
du Pic du Midi nous a permis d'observer des objets très sud, certains jusqu'à une déclinaison
de -42.5° (la latitude de l'observatoire est de +43.5°).
Quelques images à haute résolution (1%) ont été obtenues avec le télescope de
1 mètre de l'Observatoire du Pic du Midi, soit au foyer direct cassegrain (focale de 17 mètres) soit
avec un réducteur de focale (9 mètres).
Des images d'objets de l'hémisphère sud ont été réalisées depuis l'observatoire
des Makes à l'Ile de la Réunion. Un grand merci à André Peyrot et son équipe
pour leur accueil et la mise a disposition de leur équipement.
Nous avons ajouté quelques images grand-champ de la Voie Lactée obtenues avec un téléobjectif
de 90 mm à F/D=2.5 et un téléobjectif de 100 mm à F/D=4.
Nous avons aussi inclus dans l'Atlas quelques images obtenues dans leur propre observatoire par Thierry Legault
(TELESCOPE TAKAHASHI SC225 + Hi-SIS22), Stéphane et Didier Morata (T300 F/D=5.8 + Hi-SIS22) et Marc Rieugnié
(T400 F/D=6.5 + Hi-SIS22)
Les caméras utilisées sont entièrement de notre construction (quand nous avons commencé
l'Atlas il n'y avait aucune caméra commerciale disponible !). Quelques dizaines d'images ont été
réalisées avec un CCD Thomson TH7852 de 145x221 pixels. Chaque pixel est un rectangle de 28x30 microns
de côté. Mais l'essentiel du travail provient d'un CCD Thomson TH7863 de 384x288 pixels avec un pixel
carré de 23 microns. Au milieu de 1991 nous avons achevé une nouvelle caméra avec un CCD de
classe professionnelle de 512x512 pixels de 19 microns (TH7895M qui utilise la technique MPP pour diminuer considérablement
le courant d'obscurité, l'une des bêtes noires des utilisateurs de CCD).
En 1993 nous avons construit une caméra basée sur un CCD très prometteur : le KODAK KAF-0400.
Cette caméra est ensuite devenue un modèle commercial : la Hi-SIS22. A partir de 1995 et jusqu'à
nos jours nous avons exploité une caméra équipé d'un CCD KODAK KAF-1600 de 1536 x 1024
pixels.
La taille du pixel des CCD KAF-0400 et KAF-1600 est de 9 x 9 microns. Une technique, appelée binning, permet
de regrouper les pixels deux par deux (par exemple) pour simuler un CCD ayant des pixels de 18 x 18 microns. On
dit alors que l'image est réalisée en binning 2 x 2. Evidemment, dans ces conditions, la résolution
spatiale est dégradée, mais en contre partie, la sensibilité sur un objet étendu comme
une galaxie croie d'un facteur 4 par rapport au binning 1 x 1.
Les détails techniques des caméras et les méthodes d'observations sont abondamment décrits
dans un livre que l'un de nous a écrit (C. BUIL - "CCD ASTRONOMY" WILLMANN-BELL,INC. P.O. Box
35025, Richmond, Virginia 23235 - USA).
Les temps d'intégration sont très variables suivant les objets et les conditions d'observations.
Par exemple, à Toulouse nous réalisons typiquement 5 à 10 poses de 120 s à 180 s quand
nous observons une galaxie. Au traitement, ces poses élémentaires sont compositées pour produire
l'effet d'une pose unique de 15 à 30 minutes. Sur les amas d'étoiles les temps de pose vont de 1
à 5 minutes normalement.
Mais dans certains cas des poses de plusieurs dizaines de minutes ont été réalisées
(amas de galaxies, faibles nébuleuses diffuses...).
La magnitude visuelle limite des images de galaxies est comprise entre 17 et 20 dans la grande majorité
des cas (quelques images atteignent pratiquement la magnitude 22 !). Pour les amas d'étoiles, la magnitude
limite se situe entre 17 et 19.
Quelques images, essentiellement celles de nébuleuses diffuses, ont été réalisées
avec un binning d'un facteur 2 x 2, voir 4 x 4.
Les images ont pratiquement toutes été obtenues sans filtre. Le domaine spectral exploré est
donc celui du silicium (0,4 à 1 micron avec un maximum vers 0,7 micron). En conséquence, il faut
considérer que les images sont une représentation de ce que l'on verrait dans le rouge profond. A
cause de cela, des différences notables peuvent apparaître lors de la comparaison des images du BT-ATLAS
avec des images photographiques. La principale conséquence du domaine spectral utilisé dans l'Atlas
est le (relativement) faible contraste des bras spiraux des galaxies (ce contraste est maximum lorsque l'on travaille
dans le bleu car les bras sont marqués par des étoiles chaudes).
Quelques images de nébuleuses diffuses et de nébuleuses planétaires ont cependant été
réalisées dans un filtre R afin d'isoler la raie H-Alpha (cette particularité est signalée
en tant que commentaire dans les images).
Compte-tenu du fractionnement des poses et des images de calibration (flat-field, poses d'obscurité, images
d'offset) il a fallu acquérir plus de 70.000 images CCD pour réaliser l'Atlas. Cela représente
environ 40 Gigaoctets de données brutes !
Avant de commencer à observer nous avons passé plusieurs mois à sélectionner les objets. Nos principaux outils ont été le Sky Catalog 2000.0 et le Palomar Observatory Sky Survey (POSS) que nous avons la chance de pouvoir consulter à l'Observatoire de Toulouse, auxquels il faut ajouter quelques catalogues spéciaux comme le Peculiar Galaxies Atlas de Alton Arp ou le catalogue Abell des amas de galaxie. Les critères de sélection de départ étaient simples :
- tous les amas d'étoiles ayant une réelle existence ;
- les nébuleuses diffuses ayant une densité notable sur le tirage rouge du POSS mais aussi pas trop
grandes compte-tenu de la relative petitesse du champ angulaire couvert par un télescope équipé
d'une caméra CCD ;
- les nébuleuses planétaires plus grandes que 20" et réellement visibles sur le POSS ;
- les plus denses nébuleuses obscures ;
- toutes les galaxies plus grande que 2,5' sur au moins un axe (mais de nombreuses galaxies de l'Atlas ont des
dimensions comprisent entre 2,0 et 2,5') ;
- les plus beaux amas de galaxies du ciel (pour lesquels la magnitude de la 10eme galaxie la plus brillante est
supérieure à 16), plus quelques amas très distants mais riches (plus de 150 galaxies).
Initialement nous avions sélectionné près de 2500 objets. Cependant une analyse plus attentive
du POSS pour détecter des objets particuliers et la compilation d'une abondante documentation pour sélectionner
des objets aux caractéristiques astrophysiques remarquables a amené la liste actuelle. Lors de la
dernière année d'observation nous avons ajouté des galaxies peu remarquables par leur taille
mais formant des petit groupes visibles en une seule image afin d'augmenter les chances de découverte d'une
supernova.
Bien entendu le BT-ATLAS ne se veut pas exhaustif et de toute manière, il ne peut l'être. Le nombre
de galaxies est infini.. Notre objectif a été d'être aussi complet que possible tout en restant
compatible avec les performances des instruments d'amateurs.
Les images sont dans un format propriétaire : le format PIC. Plusieurs formes de ce format existent qui
se distinguent par le degré de compression des données. Dans le BT-ATLAS V3.0, c'est le plus haut
degré de compression qui est utilisé, mais il est très important de noter que ce mode ne dégrade
pas la qualité des images. Après décompression, une image est strictement identique à
sont original non comprimé.
Le seul traitement appliqué aux images est le classique prétraitement que doit subir toute image
CCD : soustraction des signaux d'offset et d'obscurité puis division par le flat-field. Quand plusieurs
images du même objet ont été obtenues, elles ont été soigneusement recentrées
entre-elles puis additionnées. C'est tout !
Aucune image du BT-Atlas n'a été traitée avec un filtre (passe-bas par exemple afin de réduire
le bruit), avec un masque flou (augmentation du contraste) ou par une méthode de déconvolution (augmentation
de la résolution). Cette caractéristique est importante car elle rend possible l'utilisation des
images pour certains travaux de photométrie ou d'astrométrie.
Bien sûr, vous avez la possibilité de traiter les images comme bon vous semble !
Les images sont rangées dans des répertoires ayant le nom de leur tranche horaire (00H, 01H, 02H...).
Parfois il existe plusieurs images d'une même objet. Dans ce cas, le nom de catalogue proprement dit de l'objet
est suivi d'un signe '_' et d'un numéro d'ordre (exemple : N7331_1.PIC et N7331_2.PIC).
Un fichier d'information est associé à chaque image (il possède l'extension INF). Ce fichier
contient des informations sur les objets de l'image et sur le télescope ayant réalisé la prise
de vue. La table ci-après permet d'associer à une abréviation le type de télescope.
Entre parenthèses est indiquée la résolution de l'image en seconde d'arc par pixel.
T1000: Télescope de 105 cm du Pic du Midi F/D=12 + CCD Thomson TH7852 (0.5"/pixel)
T600 : Télescope de 60 cm du Pic du Midi (Association T60) F/D=3.5 + CCD Thomson TH7863 (2.2"/pixel)
ou CCD Kodak KAF-0400 (1.8"/pixel)
T500 : Télescope 50 cm télescope de l'Association Alcyone F/D=3.5 + CCD Thomson TH7883 (2.2"/pixel)
T280 : Celestron 11 + CCD Thomson TH7863 (2.8"/pixel)
T212 : Takahashi CN212 F/D=3.9 + CCD Kodak KAF-0400 (2.3"/pixel en
binning 1x1 et 4.6"/pixel en binning 2x2)
T210 : Takahashi Mewlon 210 F/D=12 + CCD Kodak KAF-0400 (1.5"/pixel)
T200 : Celestron 8 + CCD Thomson TH7852 (4.7"/pixel)
T190 : Flat-Field Camera Lichtenknecker F=760 mm F/D=4.0 + CCD Kodak KAF-1600 (2.4"/pixel en binning 1x1 et
4.8"/pixel en binning 2x2)
T160 : Takahashi Epsilon 160 (F/D=3.3) + CCD KAF-0400 (3.5"/pixel en binning 1x1)
5-inch refractor : Lunette de 128 mm fluorite Takahashi + réducteur de focale + CCD KAF-1600 (2.5"/pixel
en binning 1x1)
4-inch refractor : Lunette de 102 mm fluorite Takahashi + réducteur de focale + CCD KAF-0400 (3.1"/pixel
en binning 1x1)
Les fichiers INF contiennent parfois des coordonnées en pixels qui délimitent des "hot-spots"
autour des objets intéressant d'une image. Un clic avec la souris dans ces zones permet d'obtenir le nom
de l'objet.
Un fichier INF peut contenir les informations suivantes :
- un commentaire général sur l'image, encadrée par les deux symboles { }. C'est dans le commentaire
que ce trouve le type de télescope utilisé pour acquérir l'image.
- les coordonnées d'une zone hot-spot dans le format #x1 y1 x2 y2 suivi par le commentaire associé
à ce hot-spot (plusieurs lignes possibles).
- une information sur l'orientation de l'image qui suit le symbole @. La quasi totalité des images sont
orientées avec le nord en haut et l'indicatif d'orientation vaut alors @1.
Le répertoire CATALOG du CD-ROM contient la liste complète des objets du BT-ATLAS sous une forme
ASCII (BT.CAT) et des fichiers d'index pour accéder rapidement aux objets. Le fichier BT.CAT est organisé
de la manière suivante :
Colonne 1 : catalogue 1
Colonne 2 : catalogue 2
Colonne 3 : catalogue 3
Colonne 4 : numéro Messier
Colonne 5 : Ascension droite (2000.0)
Colonne 6 : Déclinaison (2000.0)
Colonne 7 : Type d'objet :
OC : Amas ouvert
GC : Amas globulaire
PN : Nébuleuse planétaire
N : Nébuleuse diffuse
DN : Nébuleuse obscure
G : Galaxie
CG : Amas de galaxies
Colonne 8 : Carte Sky 2000.0 contenant l'objet
Colonne 9 : Carte Uranometria contenant l'objet
Colonne 10: Nom du fichier image