Introduction à la spectrophotographie au prisme-objectif


par Cyril BAZIN

Technique utilisée


Depuis mars 1999, je réalise des spectrographies à l'aide d'un prisme en verre BK7 placé devant ma lunette de 50mm de diamètre et 600mm de focale. ce prisme objectif me permet ainsi de réaliser les spectres des champs d'étoiles et mes premières réalisations ont été : l'amas des pléiades, l'amas de la crèche M44, les nébuleuses d'Orion et M8. ces premiers sujets m'ont permis d'évaluer les temps de pose avec de la pellicule Tmax 3200. Pour obtenir les spectres, je commence d'abord par centrer le spectre d'un astre brillant avec le viseur reflex de l'appareil photo derrière la lunette prisme objectif. cette lunette est fixée sur mon télescope de 205mm à l'aide duquel je réalise le guidage. En ayant centré le spectre d'un astre brillant, Sirius par exemple, je règle le chercheur sur cette étoile et ainsi je peux pointer n'importe quel objet du ciel dont je veux obtenir le spectre. J'oriente le prisme de telle façon que le sens du spectre soit perpendiculaire au mouvement horaire. L'angle du prisme fait 30° et on retrouve ce même angle entre le chercheur et l'axe de la lunette. Une fois l'objet centré au chercheur, je cherche une étoile guide en grossissant 200 fois avec le T205. Pour l'obtention des spectres j'utilise donc 3 méthodes de suivi :

1- suivi traditionnel, comme pour le guidage en photo simple, afin d'obtenir des spectres d'étoiles faibles et galaxies avec des longs temps de pose.

2- suivi balayé : afin de mettre en évidence le ruban du spectre et les raies concernant des objets dont la magnitude est comprise entre 4 et 8 ; l'étoile étant centrée au départ, a son spectre qui n'est qu'un segment trop faible. En laissant filer 5 secondes, le spectre s'étale en ruban mais trop faible pour impressionner la pellicule. En ramenant l'étoile au centre en 1 seconde, on recommence la manoeuvre pendant 2 à 45 minutes afin d'obtenir une luminosité suffisante. En général ce balayage varie de 1 à 10' d'arc d'étendue.

3- suivi retardé : que j'utilise plutôt pour des objets brillants pour ne pas surexposer le spectre. J'entraîne donc le télescope moins vite que l'étoile guide. Le film Tmax 3200 m'a donné une bonne réponse dans le bleu et je pousse son développement à 6400 asa. La taille des spectres au format 24x36 fait 8mm soit une résolution de 1 pixel pour 5 Angströms.


Spectre de la galaxie M31 que l'on découvre dominée par des étoiles dont le spectre est centré sur le vert (6500K de température de surface). Pose de 44 minutes avec un 500mm ouvert à 8 et un prisme à 30° sur du FP3200.

Les objets étudiés

Depuis novembre 1999 je consulte le site internet de Christian Buil et j'ai pu obtenir un catalogue d'étoiles que les astronomes professionnels n'ont pas le temps d'étudier. Je réalise un suivi d'étoiles de type Wolf-Rayet, qui sont des étoiles massives supérieures ou égales à 25 masses solaires qui éjectent un gaz chaud à grande vitesse (1000km/s) et leur spectre montre des raies d'émission correspondant aux raies d'hélium, de carbone, d'azote, et d'oxygène.


Le spectre de WR-6 dans le Grand Chien

Il y a 2 types d'étoiles Wolf-Rayet :
les WN où dominent les ions d'azote et les WC où dominent les ions de carbone, oxygène et hélium. Depuis janvier 2000, Gilles Kober m'a envoyé un catalogue d'étoiles Be et depuis, j'étudie régulièrement ces étoiles au gîte de la maison de la Mine à Léouvé à chaque période de nouvelle lune. En effet, il faut étudier le spectre de ces étoiles pour observer des changements et une base de temps de un mois est parfois trop longue pour ces étoiles. ''c'est très rare en astro d'avoir une vision quasi cinématographique d'un phénomène céleste'' annonce Christian Buil sur son site. Donc ce travail permet de compléter celui des professionnels, car avec l'aide de Gilles, Pierre et Florent Dubreuil, nous utilisons le logiciel V-spectre de Valérie Desnoux afin d'analyser mes spectres et aussi j'apprends à utiliser ce logiciel. Les étoiles Se sont de étoiles bleues, de type 8 qui présentent des raies d'émission d'hydrogène ce sont des super géantes bleues. L'origine des raies d'émission est due à la présence d'un disque de gaz autour de l'étoile en rotation rapide. L'étude des spectres des étoiles Se a démarrée en 1992 au Pic du Midi avec le T60 par Alain Klotz, Valérie Desnoux, Daniel Bardin et christian Bull qui ont utilisé une caméra CCD Audine.


WR135 (en haut) présente des raies plus marquées que WR134 (au centre)

L'intérêt de ces travaux

L'intérêt de ces travaux voit son originalité de par le fait que nous observons ces étoiles à des dates différentes selon nos disponibilités et qu'en groupe, nous pouvons comparer nos travaux et faire du travail d'astronome professionnel. certaines, et la plupart des équipes utilisent des réseaux et caméra CCD et notamment l'association des utilisateurs de détecteurs électroniques va développer un nouveau spectrographe : le spectraude. De mon côté, je suis mordu par les prismes à tel point que j'ai poli un nouveau prisme à la main de 80x80mm et 30° d'angle pour la réalisation d'un nouveau spectro-imageur, ce prisme fait 3 franges soit 1.5 lambda et je vais faire des essais avec mon objectif catadioptrique de 500mm de focale ouvert à F/D=8 sur les galaxies. Le côté pratique de ma méthode c'est la rapidité de mise en route : tout est manuel et mécanique : lors de la Novae de l'Aigle en décembre 1999, j'ai eu l'information très tard et j'ai aussitôt ''foncé'' le 8/12/1999 sur un site en altitude à Auvare, Je mets environ 10 minutes pour viser la Polaire, mettre en station, installer le T205 et la lunette prisme objectif, je mets 5 minutes pour cadrer le spectre d'un astre brillant et régler le chercheur dessus et en une nuit d'hivers à Léouvé, j'arrive facilement à faire 20 à 25 poses de spectres d'étoiles Se ; Je dois d'ailleurs refaire certaines étoiles car leurs spectres sont surexposés. L'avantage aussi c'est que le format 24x36 du Tmax 6400 me permet d'avoir des grands champs d'étoiles et d'avoir davantage de champ dans le ciel et le cadrage est plus facile. J'ai le virus de la spectro-photo au prisme objectif et la taille d'un prisme est passionnante car plus difficile. Le nouveau spectre-imageur pourrait me permettre de réduire mes temps de pose sur les objets faibles. Enfin, j'ai été saisi de l'efficacité des logiciels après avoir scanné les photos, les profils des courbes des spectres sont très nets et c'est plus facile à exploiter aussi en les comparant régulièrement.