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A consulter : Les différentes générations de tubes photoamplificateurs De nombreux photomètres performants, très perfectionnés sont accessibles aux amateurs. L'un d'eux, l'ancien modèle SSP-3 de Optec (connu à l'époque sous le nom de DOAA Enterprises) est particulièrement complet et d'un prix abordable ($500). D'autres firmes proposent également ce type d'instrument dont Thorn-EMI-Gencom, Inc. Etudions l'un de ces instruments en détail de façon à bien comprendre son fonctionnement et son utilité. Conçu exclusivement pour mesurer la lumière stellaire, le SSP-3 analyse les rayonnements standards : UBVRI, ou les treize couleurs dans le système à bande passante étroite (Johnson et Mitchell, 1975). Bien que la majorité des photomètres utilisent un tube photomultiplicateur qui exploite le phénomène de l'émission secondaire, le modèle SSP-3 utilise un détecteur au silicium qui permet de travailler de l'UV (300 nm) au proche IR (1100 nm) avec un pic à 850 nm.
Dans le mode photovoltaïque ce détecteur UV n'a pas de courant d'obscurité et sa réponse est linéaire, même à saturation (< 1% d'erreur !). En général le seuil de détection est limité par le bruit thermique généré par l'activité des composants (photodiode, courant amplifié,...). Ces sources d'erreur sont en fait tributaires de la température ambiante : nous pourrons par exemple abaisser le seuil de détection jusqu'à 3 magnitudes en refroidissant l'enceinte sous 0°C.
Applications Les amateurs peuvent réaliser des observations photométriques en appliquant notamment cette technique à l'étude des étoiles variables. Vous sélectionnez l'étoile à mesurer, ainsi qu'une étoile de comparaison proche offrant une magnitude connue et une couleur spectrale similaire dans l'atlas de l'AAVSO. Après avoir effectué les deux mesures au moyen du détecteur, la grande linéarité de ces systèmes permet d'appliquer l'équation standard :
avec,
Un exemple. Pour une étoile de comparaison de magnitude 4.3, la lecture est de 16.9 sur l'échelle "25" sélectionnée. L'étoile variable donne 8.1 sur l'échelle "10". La magnitude de cette étoile est donc :
Des mesures plus précises, où la couleur influence l'analyse, où les objets de comparaison ne sont pas de même couleur demande d'affiner ces facteurs. Lorsque la magnitude absolue d'une étoile est connue, il est ensuite aisé à partir du module de distance de connaître sa distance réelle. Cette technique s'applique en particulier à l'étude des supernovae et dans un autre cadre à l'évaluation du diamètre des astéroïdes comme je l'explique dans la page consacrée au calcul des magnitudes et distances. Vous pouvez également utiliser les filtres photométriques B et V pour construire le diagramme HR des Pléiades par exemple, un exercice assez simple qui ne demande que deux prises de vue et quelques heures de travail. Photométrie cométaire Pour ceux d'entre vous qui êtes passionnés par l'étude des comètes, la photométrie est votre alliée. Il existe en effet sur le marché des filtres interférentiels conçus pour la recherche des radicaux nitriles (CN), C3, C2 et C dans la coma et la chevelure de poussières et de gaz qui suit les comètes à peu de distance du périhélie. La découverte d'éventuelles traces de ces matériaux organiques sera pour les astronomes un premier espoir dans leur longue quête pour trouver une forme de vie dans l'univers, mais offrirait surtout la possibilité de découvrir dans notre système solaire une ébauche de la vie, prologue à un développement plus complexe ultérieur. Selon le constructeur, ces filtres vendus au diamètre standard de 25 mm ne présentent pas une qualité optique suffisante pour servir à une observation visuelle. Proposés dès 1979 par l'IAU avec une participation de la National Science Foundation, ces filtres sont disponibles dans les instituts d'exobiologie pour un prix de $350 l'unité. Le set complet rassemble aujourd'hui 6 filtres qui se verront bientôt complétés par quelques autres, centrés sur d'autres radicaux organiques.
Des informations complémentaires pourront vous être fournies en écrivant à Michael F.A'Hearn, University of Maryland, Astronomy program, College Park, MD.20742, USA. L'absorption interstellaire En regardant la photographie d'une nébuleuse chaotique, mêlant subtilement régions brillantes et nuages obscures de haute densité, on comprend facilement que les poussières interstellaires (solides) éteignent la brillance des étoiles. Le plus bel exemple réside dans la photographie de la Voie Lactée en lumière bleue ou UV qui montre relativement peu d'étoiles alors que dans le rayonnement rouge et IR nous enregistrons en général deux fois plus d'étoiles.
Nous pouvons corriger les mesures photométriques en appliquant un facteur correctif égal à 0.72 qui se calcule comme suit :
d'où on tire la relation:
Mais tous les astronomes n'acceptent pas cette formule qui est sous-estimée pour certains. Selon les méthodes, la marge d'erreur peut atteindre 32% sur l'estimation de la luminosité. Cette absorption interstellaire atteint un maximum vers 90 Å où l'extinction atteint quatre magnitudes. Dans le spectre visible nous sommes déjà à plus de deux magnitudes. L'infrarouge est quasi libéré de cet effet.
Les occultations La photométrie s'intéresse également aux occultations des étoiles par les astéroïdes ainsi qu'aux occultations lunaires rasantes et appulses, deux champs d'études dont l'IOTA (International Organization of Timing Association) s'est fait une spécialité qui permettent de préciser les paramètres orbitaux et les profils des corps célestes occulteurs. Dans les régions polaires de la Lune des dénivellations d'une dizaine de mètres peuvent ainsi être mis en évidence. Enfin, cette technique permet également de découvrir des étoiles doubles très serrées avec des séparations angulaires de l'ordre de 0.01", séparation trop petite pour être observée visuellement et trop grande pour être décelée par spectroscopie. Cette activité particulière est fortement encouragée par les professionnels qui trouvent ainsi en l'amateur une aide non négligeable et fort appréciée. Pour avoir une valeur scientifique les mesures doivent non seulement être forts nombreuses mais surtout précises; la photométrie offre ces deux avantages. MM.Genet et Nye espèrent que de nouveaux amateurs collaboreront à l'avenir à ces programmes de recherches qui leur dévoileront un nouvel aspect de l'astronomie. Les lecteurs intéressés par cette activité peuvent contacter les organisations précitées pour obtenir plus de renseignements. Pour plus d'information Sites Internet International Supernovae Network (ISN) Photometry Reference Images, ISN Livres Photoelectric Photometric of variable stars, D.S.Hall/R.M.Genet Photoelectric UBV observation of RR Lyrae variable stars, H.L.Johnson Software for Photoelectric Photometry, S.Ghedini UBVRIJKL Photometry of Bright Stars, Johnson et.al., Commun. Lunar and Plan. Lab., 4, 99, 1966 AAVSO Variable Star Atlas, AAVSO Electronics Oriented Astronomy, J.Standford, 1986, ASP Variable stars and stellar evolution, Sterwood/Plavt The Yale bright Star catalog, Hoffleit SAO Star Atlas, SAO
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