Christophe Pellier

Réduction des spectres planétaires avec le Star analyser

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Bonjour,

Je viens solliciter les lumières des membres de ce sous-forum car j'ai quelques questions. Je suis en train de traiter des spectres des différentes planètes avec le Star analyser. Je parviens à des résultats, mais ils varient un peu, et au bout d'un moment, je ne sais plus exactement ce que je suis en train de faire...

L'idée est seulement de visualiser la répartition de l'éclat de la planète dans les différentes couleurs, et éventuellement d'en détecter des variations. Autrement dit, c'est plus de la photométrie dans mon idée que de la spectroscopie. Je le précise car cet angle peut orienter les réponses.

J'ai lu que la réduction des spectres planétaires devait se faire en divisant le spectre de la planète par celui d'une étoile type solaire. J'ai un spectre d'une étoile G5IV proche de Mars dans le Sagittaire. A ce stade :

- Est-ce que je divise simplement les deux spectres bruts entre eux ?

- Est-ce que je cherche à calculer ma réponse instrumentale en partant du spectre de l'étoile de référence ?

Autre question. Dans la mesure où je cherche seulement à faire de la photométrie donc, ne puis-je pas me contenter de chercher à obtenir une correction de ma réponse instrumentale une bonne fois pour toutes avec des données de la meilleure qualité ? Je le précise car j'ai des résultats qui varient un peu en fonction de l'étoile de référence que j'utilise. Or, il est bien plus facile et rigoureux de faire la réponse instrumentale sur Vega, par exemple, haute dans le ciel et de type A, que sur la petite G5IV du Sagittaire qui souffre de la turbulence et dont le type spectral est plus complexe...

Quelques illustrations.

1) D'abord le spectre de Vega corrigé, tout va bien, ça fonctionne.

2) Le spectre de Mars (partie centrale sans les régions polaires) corrigé avec la réponse instrumentale calculée grâce à Vega

3) Le même spectre calculé avec la G5IV. On voit qu'il y a une différence très sensible dans la partie R/IR du spectre.

Les résultats sont obtenus avec RSpec.

Merci à vous...

Spectrum_Vega_A0V.png

Spectrum_mars_26062018.png

Spectrum_mars_26062018_G5IV.png

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Si je reformule ma question : si je fais de la photométrie, mon problème est-il d'isoler les propriétés de la planète (réduction par étoile type G), ou seulement de mesurer la quantité de lumière reçue, auquel cas le type spectral de l'étoile de référence n'a pas d'importance tant que le calcul est de qualité ?

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Et pourquoi tu ne prends pas le spectre du soleil.

Normalement, toutes les planètes sont éclairées par notre étoile.

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Bonjour Yves,

Je ne suis pas équipé pour observer le Soleil ;)

Et l'idée de l'étoile de référence proche de Mars c'est aussi de tenir compte de l'extinction atmosphérique, qui est énorme à moins de 20°. Le Soleil est trop haut.

Edited by Christophe Pellier

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Bonjour Christophe

Je n'ai pas de connaissance pratique en la matiere,, mais en raisonnant de façon logique, on peut deja envisager une reponse: le spectre d'une planete correspond, pour une grande part (en tout cas pour Mars) a une proportion de reflection de la lumiere incidente , celle du soleil: Or le spectre de la lumiere solaire est tres riche en IR. Utiliser une etoile bleue comme vega ne me semble pas coherent et sera source de grandes erreurs dans le resultat.: Il faut une etoile de type spectral G, comme le soleil, et la choisir a la meme hauteur azymuthale . 

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Tu n'es pas obligé de pointer le soleil, la lumière solaire nous inonde carrément pendant la journée. Il suffit de faire l"analyse sur le ciel de jour.

Mais je me trompe peut-être.

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Christophe,

 

Ce que tu souhaites faire est très délicat mais pas impossible.

Si je comprends bien tu souhaites retirer l'effet de l’atmosphère pour obtenir le spectre des planètes de façon assez précise.

Et le principal problème est donc d'obtenir le spectre de cette atmosphère à retirer.

 

Calibrer en utilisant des étoiles proches semble la solution logique mais pas facile à mettre en œuvre,

car les spectres de référence ne sont pas faits avec des Star Analyzer.

De plus on n'a pas toujours ces astres à proximité ou à la même élévation dans le ciel.

 

 

Intuitivement , je procéderais ainsi (mode brouillon) :

- obtention de spectres solaires sur mire de gris photographique et à diverses élévations du Soleil,

- comparaison de ces mêmes spectres sur plusieurs séries pour étudier la variabilité de ces étalons.

Et si c'est assez fiable les appliquer aux planètes à étudier.

 

Dans une variante, on pourrait à chaque fois corriger d'un poil, l'étalon à appliquer par les variations du spectre de l'étoile polaire du même soir : avec extrapolation.

Celle-ci est en effet à la même élévation tous les soirs.

 

C'est un beau projet avec un si petit spectromètre !

 

Lucien

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il y a une heure, Yves BACHELET a dit :

Tu n'es pas obligé de pointer le soleil, la lumière solaire nous inonde carrément pendant la journée. Il suffit de faire l"analyse sur le ciel de jour.

Mais je me trompe peut-être.

Le truc c'est que je ne pense pas qu'on puisse travailler comme ça avec un simple réseau. Il faudrait une fente. Mais c'est peut-être moi qui me trompe ! Un pro m'a conseillé de bosser avec la Lune, qui renvoit la lumière du Soleil, également.

Lucien,

il y a 8 minutes, Lucien a dit :

Si je comprends bien tu souhaites retirer l'effet de l’atmosphère pour obtenir le spectre des planètes de façon assez précise.

Et le principal problème est donc d'obtenir le spectre de cette atmosphère à retirer.

Ah, ça ça serait seulement dans un second temps ;) je cherche à corriger l'extinction atmosphérique, mais pas encore le spectre de notre propre atmosphère.

il y a 9 minutes, Lucien a dit :

Calibrer en utilisant des étoiles proches semble la solution logique mais pas facile à mettre en œuvre,

car les spectres de référence ne sont pas faits avec des Star Analyzer.

Ta procédure est intéressante et je te reconnais bien là ;) mais heureusement il y a une procédure plus facile via RSpec. Le logiciel contient une bibliothèque de spectres de référence de tous les types spectraux d'étoile. La procédure de calibration prévoit d'utiliser une de ces références pour calculer la réponse instrumentale. L'idée serait donc de prendre la G5IV à chaque spectre de Mars et logiquement, le calcul doit s'actualiser à chaque fois en corrigeant l'extinction atmosphérique au moment où les données sont acquises...

Cette étoile (Omega Sgr) sera de ++ proche de Mars dans les deux mois qui viennent donc elle doit bien servir.

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Bonsoir

si tu cherches une G2V à proximité, tu peux faire une requête Simbad

j'ai rentré vite fait une recherche autour de Mars (mais c'est à affiner )

https://goo.gl/YV8MJF

la requète: "rah > 15 & rah < 20 & dec > -24 & dec < -18 & Vmag > 2 & Vmag < 8 & sptypes = 'G2'"

j'avais fait un petit tuto sur WA

https://www.webastro.net/forums/topic/163074-de-lutilisation-de-simbad-pour-faire-une-liste-dobjets/

 

 

Edited by gerard33

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J'ai fait ce type d'observations il y a peu, à la dernière pleine Lune le 30 juin, avec un Newton 200 ouvert à 4 et un spectrographe ALPY. C'était assez rapide. 3 poses d'une seconde sur Mars et une fraction de seconde sur la Lune qui étaient alors assez proches.

 

Voici le résultat:

Deux profils, l’un (en rouge) de Mars corrigé avec une étoile de type solaire (en utilisant en fait la pleine Lune, qui renvoyait la lumière du Soleil), et l’autre profil (en bleu) résultant d’une simple division du spectre de Mars (non corrigé de la réponse) par le spectre de la Lune (assimilé à un spectre du Soleil).

Le spectre bleu peut-être considéré comme un spectre de la seule contribution  de Mars, alors que le spectre rouge contient également la partie lumineuse du Soleil renvoyée par la planète .

Les raies profondes sur la droite sont dues à l’atmosphère terrestre (raies telluriques de la vapeur d'eau ), la Lune et Mars étant assez basses, et pas tout-à-fait à la même hauteur sur l’horizon (d’où le décalage en intensité).

 

J’imagine qu’un suivi sur plusieurs semaines permettrait peut-être d’étudier quantitativement les effets photométriques de la tempête de sable qui concerne actuellement pratiquement la totalité de la surface martienne. Bien entendu, avec 800 mm de focale, je prends toute la surface de Mars.

 

Il faut profiter de la présence de la Lune plutôt que de chercher une étoile de type solaire (ie type G). Plus précisément le Soleil est de type G2V (V signifiant séquence principale, alors que IV correspond à sous-géante).

 

5b4e3a7188b3e_MarsDivLune.png.ddc8622da5aa04750d6ace1c5cd15a73.png

 

Jean-Pierre

 

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Effectivement,

si tu peux obtenir le spectre d'une étoile proche et que celui- est connu, le problème semble réglé.

 

Lucien

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bonjour,

Il y a 11 heures, Christophe Pellier a dit :

Le truc c'est que je ne pense pas qu'on puisse travailler comme ça avec un simple réseau. Il faudrait une fente. Mais c'est peut-être moi qui me trompe ! Un pro m'a conseillé de bosser avec la Lune, qui renvoit la lumière du Soleil, également.

Christophe,

- Concernant le spectre lunaire comme réference, la Lune n'est pas un miroir ou un filtre neutre parfait. Meme s'il n'y a pas d'atmosphère, les roches absorbent diverses couleurs et modifient le spectre. Elle présente aussi un diametre apparent => spectro a fente ?

- tu peux peut-etre tenter un spectre solaire sur une bille ou une aiguille bien reflechissantes (si possible sur fond bien noir) lorsque le Soleil est à la hauteur souhaitée. Il faut espérer que la qualité de l'atmosphère reste assez constante entre le moment du spectre solaire et celui de la planete (humidité notamment)

En tous cas, manipe sympa. bonne chance

Glob

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Christophe,

Je ne connais pas RSpec, mais il me semble qu'ISIS est beaucoup plus utilisé.

J'avais fait un tutoriel pour le traitement des spectres avec ISIS dans le cas d'acquisitions avec l'ALPY sans le module d'étalonnage (lampe Néon). Je n'ai pas acheté ce module et on peut obtenir déjà de très bons résultats sans l'utiliser.

Pour traiter des spectres acquis avec un star analyser, la méthode doit être assez similaire (la partie correction du SMILE peut même être sautée):

http://astrosurf.com/jpmasviel/Tutoriel Traitement spectres ALPY/tuto1.html

Voila, en espérant que ça aide... Sinon, le projet est très intéressant.

Bon courage pour la suite.

Jean-Pierre

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Merci à tous pour vos interventions !

Il y a 16 heures, gerard33 a dit :

si tu cherches une G2V à proximité, tu peux faire une requête Simbad

Merci Gérard, je savais que de tels outils existaient mais je n'ai pas encore eu le temps de m'y plonger. Je vais peut-être garder la G5IV quand même car le spectre est  vraiment très proche, et j'ai commencé à travailler avec... dans le cadre de mon idée la proximité du spectre de référence avec le Soleil est sans doute moins critique que le fait de réaliser toutes les observations avec la même étoile en référence (tant que Mars reste à la même déclinaison)

Il y a 5 heures, Philippoïde a dit :

- Concernant le spectre lunaire comme réference, la Lune n'est pas un miroir ou un filtre neutre parfait. Meme s'il n'y a pas d'atmosphère, les roches absorbent diverses couleurs et modifient le spectre. Elle présente aussi un diametre apparent => spectro a fente ?

- tu peux peut-etre tenter un spectre solaire sur une bille ou une aiguille bien reflechissantes (si possible sur fond bien noir) lorsque le Soleil est à la hauteur souhaitée. Il faut espérer que la qualité de l'atmosphère reste assez constante entre le moment du spectre solaire et celui de la planete (humidité notamment)

Glob, merci, l'idée de la Lune dans ce que m'a dit Augustin Sanchez c'est d'obtenir un spectre de l'atmosphère terrestre, et non du Soleil. Parce que ça aussi dans l'idéal il faudrait le soustraire, au moins pour le proche IR, dans le visible c'est un continuum je crois.

Il y a 16 heures, JPMasviel a dit :

J'ai fait ce type d'observations il y a peu, à la dernière pleine Lune le 30 juin, avec un Newton 200 ouvert à 4 et un spectrographe ALPY. C'était assez rapide. 3 poses d'une seconde sur Mars et une fraction de seconde sur la Lune qui étaient alors assez proches.

Merci JP, très intéressant ! Je note que ton spectre a une courbe assez différente dans le R/IR, le pic est à 600 mais ça plonge ensuite alors que sur le mien il y a un plateau.

Il y a 2 heures, JPMasviel a dit :

Je ne connais pas RSpec, mais il me semble qu'ISIS est beaucoup plus utilisé.

Je crois que j'avais vu passer ton tuto. Le problème, c'est que je ne suis parvenu à faire tourner ni Isis, ni Vspec, les deux logiciels buguent :( . Rspec fonctionne et il est vraiment simple... je l'ai donc acheté.

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Il y a 8 heures, Christophe Pellier a dit :

l'idée de la Lune dans ce que m'a dit Augustin Sanchez c'est d'obtenir un spectre de l'atmosphère terrestre, et non du Soleil. Parce que ça aussi dans l'idéal il faudrait le soustraire, au moins pour le proche IR, dans le visible c'est un continuum je crois.

A - ce que tu enregistres pour Mars (p ex) c'est spectre solaire x absorption Mars x absorption atmosphère terrestre

B - ce que tu enregistres pour le Soleil c'est spectre solaire x absorption atmosphère terrestre

C - ce que tu enregistres pour la Lune c'est spectre solaire x absorption Lune x absorption atmosphère terrestre

Je pense que les 2 premiers termes sont les plus appropriés (A/B). Maintenant, en pratique ... ?

 

A basse résolution, peut-on en se focalisant notamment sur les bandes moléculaires du proche IR (O2, H2O) modéliser le spectre en s'inspirant des droites de Bouguer et estimer le spectre solaire "hors atmosphère" et le spectre atmos. terrestre f(z) ?

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De mon point de vu la meilleurs façon de procéder ( et c'est celle que l'on utilise en spectro "classique") c'est de prendre le spectre d'une étoile de référence de type Solaire proche de ta cible et à la même hauteur dans le ciel et durant la même nuit (pour tenir compte également de la transparence du site d'observation à un instant t)

 

Tu calcules ainsi la RI de ton set up qui tient compte également de la masse d'air que tu appliques enduites à ta cible. Comme cela tu pourras faire des comparaison réel entre chaque cible en t'affranchissant des biais engendrés par l'atmosphère terrestre.

 

Pour vérifier que ta RI est bonne, tu la compares à l'étoile de référence qui figure dans la database d'ISIS comme sur l'exemple joint en superposant les 2 courbes, elles doivent parfaitement se superposer (ici c'est sur une étoile de type A0V, mais tu obtiendra le même résultat avec un type G2V)

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Attention également à l'utilisation de Rspec qui fonctionne mais n'a pas une approche rigoureuse et scientifique du traitement de spectres, vaut mieux utiliser Vpsec et/ou ISIS qui ont fait leur preuvent auprès des pros et prendre une attention toute particulière à la soustraction du fond de ciel.

Edited by OlivierG

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Il y a 3 heures, OlivierG a dit :

De mon point de vu la meilleurs façon de procéder ( et c'est celle que l'on utilise en spectro "classique") c'est de prendre le spectre d'une étoile de référence de type Solaire proche de ta cible et à la même hauteur dans le ciel et durant la même nuit (pour tenir compte également de la transparence du site d'observation à un instant t)

 

Tu calcules ainsi la RI de ton set up qui tient compte également de la masse d'air que tu appliques enduites à ta cible. Comme cela tu pourras faire des comparaison réel entre chaque cible en t'affranchissant des biais engendrés par l'atmosphère terrestre.

 

Pour vérifier que ta RI est bonne, tu la compares à l'étoile de référence qui figure dans la database d'ISIS comme sur l'exemple joint en superposant les 2 courbes, elles doivent parfaitement se superposer (ici c'est sur une étoile de type A0V, mais tu obtiendra le même résultat avec un type G2V)

Merci Olivier, c'est bien cette procédure que j'ai en tête... 

Il y a 3 heures, OlivierG a dit :

Attention également à l'utilisation de Rspec qui fonctionne mais n'a pas une approche rigoureuse et scientifique du traitement de spectres, vaut mieux utiliser Vpsec et/ou ISIS qui ont fait leur preuvent auprès des pros et prendre une attention toute particulière à la soustraction du fond de ciel.

Merci pour cette remarque. Comme je le notais plus haut malheureusement dans mes premiers essais je ne suis pas parvenu à faire fonctionner ces deux logiciels (j'y ai perdu plusieurs heures au départ). Il faudra que j'y revienne, mais chaque chose en son temps et pour le moment mon objectif doit être de parvenir à dégager une procédure fiable et reproductible avec Rspec. J'en suis pas loin, ça m'a demandé déjà beaucoup plus de temps que je ne le prévoyais, mais je vois ça comme un bon signe : si c'était trop facile, ça ne serait pas de la vraie science ^^

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