Christophe Pellier

Spectroscopie sur Jupiter : albedo, couleurs et reflectances

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Salut au forum spectro :) 

Voici des résultats que j'ai pu obtenir ces derniers jour sur Jupiter. Je suis à présent complètement équipé pour faire tourner un Alpy600 avec son système de guidage, une fente photométrique 23/230, sur un newton 200 F/5 monté en équatorial. Je possède également le module de calibration, mais il m'empêche de faire la mise au point donc pour le moment, je ne m'en sers pas (les flats sont fait avec une lampe de bureau d'origine nord-européenne (sic) qui donne un très bon continuum y compris dans le bleu)

Le but de cette session était, comme pour mes précédents résultats sur Uranus et Neptune, de tenter de refaire le travail réalisé par Erich Karkoschka dans les années 90 en calculant l'albédo spectroscopique de Jupiter, avec un petit changement de méthode perso. Karkoschka avait réalisé des spectres successifs avec une fente couvrant 1,5" et sur un axe nord/sud, simplement en faisant défiler la planète devant la fente (ce qui permettait de la couvrir entièrement). De mon côté, avec la fente de 23µm qui couvrait cette nuit là une largeur équivalente à 5" sur la planète, j'ai cherché à prendre les spectres en parallèle à l'équateur, région par région. L'idée derrière était aussi de tenter de détecter les différentes réflectances des régions en question ; et de plus, ça offre des repères assez évidents si le but est de couvrir toute la planète sans doubler les régions à l'aide du seul écran de guidage...

La prise de vue était loin d'être parfaite. J'ai été obligé de rerégler le spectro en pleine nuit et je n'ai pas su faire fonctionner le guidage avec PHD guiding. Le résultat, c'est que le spectre de l'étoile solaire G1V que j'ai repéré à côté est resté beaucoup trop bruité pour être exploitable. Heureusement, j'ai pu avoir des spectres satisfaisants des deux autres étoiles choisies comme devant servir de référence pour la photométrie : Nu Aqr (K0III) et 8 Cap (B9IV).

Au traitement, en ayant normalisé pour 1 seconde tous les 9 spectres régionaux obtenus, j'ai pu constaté que la somme des 9 "matchait" de façon précise le spectre que j'ai pris soin de prendre avec la fente large du spectro, dans laquelle Jupiter tenait tout juste en entier. Ca a été une bonne surprise parce que cela signifiait que j'avais entre les mains le spectre total de la planète exploitable dans le but recherché :) 

Faute de pouvoir effectuer un calcul d'albédo en pur spectro avec un spectre solaire que je n'avais pas, j'ai décidé de procéder autrement :

- J'ai tenté de calculer les magnitudes BVR de la planète à l'aide de la méthode spectrophotométrique décrite par Christian Buil sur son site. La magnitude en bande V résultant du calcul tombe à seulement deux centièmes des éphémérides pour la soirée, soit -2,88 au lieu de -2,86. Ce qui est une précision tout à fait satisfaisante pour le calcul de l'albédo au moins dans cette bande :). R tombe bien aussi en dépit de la troncature à 740 nm. La magnitude B est plus faible qu'attendue (il y a une explication, voir plus bas).

- Les différents albedo photométriques sont calculés via un article d'Anthony Mallama qui collecte toutes les références de magnitudes et d'albedo des planètes, dans deux systèmes Johnson et Sloan, en passant d'abord par les magnitudes normalisées (c'est à dire comme si la planète était à 1 UA du Soleil, et 1 UA de l'observateur).

- Le profil de réflectance est obtenu en divisant le spectre de Jupiter corrigé de la réponse instrumentale par le Pickles G2V (faute d'avoir un vrai spectre) du coup ça conserve les bandes telluriques. 

- La calibration de ce profil est effectuée en comparant les intensités spectrales en bande V de mon spectre et celui de Karkoschka (disponible sur PDS rings node).

Et voilà le résultat :

 

image.png.9fc2472960b34ce81009f63d1f4e43fd.png

 

Le profil est pas mal, mais on voit qu'il y a une nette différence de pente avec la référence. L'explication la plus logique est une erreur de calcul de la réponse instrumentale. Cependant, je ne suis pas parvenu à en trouver une (et j'ai fait plusieurs tests). Il faudra réessayer avec une vraie étoile soilaire... Dans tous les cas ce serait surprenant s'il s'agissait d'une variation réelle de la planète, même si en 2021 plusieurs régions, en particulier la brillante zone équatoriale, sont nettement plus sombres sur les images qu'au milieu des années 90...

Quelques autres graphiques.

Le spectre de couleur de la planète (le spectre tel qu'on l'observe dans nos instruments depuis le sol):

 

image.png.e02206bb8fdf6b179009519092d0186d.png

 

Et une tentative de comparaison des réflectances individuelles de certaines des régions observées, normalisées. De façon correcte, certaines régions comme EZ et NEB sont actuellement moins lumineuses dans les courtes longueurs d'onde (cependant, la fente de 5" n'est pas assez précise dès lors que les domaines observés occupent un espace plus étroit, comme le NTC). La teinte relative très bleue de la région polaire nord est surprenante, mais en regardant bien certaines images UV et B, on distingue bien une sorte de brume claire qui n'apparaît pas sur l'autres pôle.

 

image.png.db8c7632a27b14734513b56292b370c4.png

 

Vu les prévisions météo et le fait qu'on s'éloigne de l'opposition, je ne ferais peut-être pas d'autre expérience sur Jupiter cette année. Par contre je guette Neptune et Uranus...

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Bravo pour cet excellent travail c'est vraiment passionnant. :x

 

La brume de la région polaire nord n'apparait pas toujours sur les images prises en UV. C'est peut-être un phénomène épisodique ?

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Merci Papatilleul,

il y a 13 minutes, papatilleul a dit :

La brume de la région polaire nord n'apparait pas toujours sur les images prises en UV. C'est peut-être un phénomène épisodique ?

Alors sur les images en UV il faut faire attention car elles n'ont pas toujours la qualité nécessaire pour le voir. On la voit en B, aussi. Qu'elle soit épisodique c'est possible, mais à mon avis plutôt à moyen ou long terme, pas sur seulement quelques semaines.

En fait, j'avais fait un jeu précédent d'observation en date du 13/08 ; mais les spectres des étoiles étaient mauvais et cela m'avait empêché de terminer l'analyse. Par contre, ce profil atypique de la NPR était déjà évident. Donc à mon avis il est bien réel. 

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Merci pour cette analyse et bravo surtout ! Bon, j'ai rien compris à la méthode, il faudra que je relise à tête reposée (je suis en train d'attendre que la turbu se calme :))

Question de newbie : quand tu mesures les spectres de chaque bande, le spectro est calé sur une bande précise et tu fais donc plusieurs mesures pour chaque région ou tu mesures tout d'un coup et ensuite tu sépares (je vois pas comment on pourrait séparer sur un signal global, c'est peut-être pas possible) ?

La question derrière : quelle est la taille de la plus petite zone que tu pourrais avoir au spectro, j'ai l'impression que c'est complètement décorrélé du pouvoir séparateur de l'instrument.

Et sinon, tu avais pas la GTR dans le champ je suppose ?

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Merci Florian,

Ca m'a pris 2 ans pour bien maîtriser tout ça (et je n'ai pas encore terminé), donc si tu trouves que c'est pas compréhensible sur les 40 lignes du topic, c'est normal ^^

Il y a 13 heures, Florian_Vn a dit :

Question de newbie : quand tu mesures les spectres de chaque bande, le spectro est calé sur une bande précise et tu fais donc plusieurs mesures pour chaque région ou tu mesures tout d'un coup et ensuite tu sépares (je vois pas comment on pourrait séparer sur un signal global, c'est peut-être pas possible) ?

Il y a un spectre par région, pris séparéments chacun à son tour.

C'est peut-être possible de séparer ça sur un signal global, normalement la méthode utilisée est de prendre plusieurs spectres en coupes suivant l'axe de rotation, et en procédant de cette façon, l'information est également présente (et potentiellement plus précise), mais par contre pour le moment je ne saurais pas comment extraire cette info - on verra lors de prochaines sessions.

L'autre avantage de procéder par zones latitude, c'est tout simplement d'avoir des repères pour savoir où placer la fente, en évitant de doublonner des zones, ou d'en oublier, puisque l'idée était de reconstituer le flux total. Ca doit être plus difficile en axe polaire, car il n'y a plus de repères sur l'image de guidage.

Il y a 13 heures, Florian_Vn a dit :

La question derrière : quelle est la taille de la plus petite zone que tu pourrais avoir au spectro, j'ai l'impression que c'est complètement décorrélé du pouvoir séparateur de l'instrument.

Et sinon, tu avais pas la GTR dans le champ je suppose ?

Oui je crois que la résolution spectrale dépend en premier lieu de la taille de la fente... ainsi que de l'échantillonnage... 

La GTR n'était pas présente. Lors d'une prochaine session ça serait intéressant de l'avoir et de la faire en coupe polaire pour avoir son spectre, à condition d'être en mesure de l'extraire !

 

Dans les semaines qui viennent j'espère présenter un travail similaire, mais plus clair à comprendre, réalisé cette fois avec des images, ce qui permettra de reconstruire des spectres de détails du disque en très larges bandes (comme ce que j'ai fait sur Mars l'an dernier)

Edited by Christophe Pellier

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    • By polo0258
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    • By hamilton
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    • By Jacques Ardissone
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      A la lunette FSQ106 + camera ASI 2600:

       
      Bonne journée!
      Jacques
    • By COM423
      Bonjour,
       
      je vous propose un petit partage de l'alignement planétaire du moment, visible à l'aurore, un spectacle que je trouve tout simple et magique à la fois :
       
      * Les 4 planètes bien alignées (Neptune ne sort pas, le ciel est trop clair, dommage car elle là elle aussi !) :

       
      * et avec un peu plus de focale, mais on perd Saturne du coup :

      Photo prise sur trépied au 600D avec un cul de bouteille (Sigma 18/55 mm) que j'avais eu en bundle avec le 300D.
       
      En attendant la conjonction très serrée Vénus/Jupiter à la fin du mois
       
      Alignement "favorable" puisque le ciel est dégagé
       
      Bonnes observations à vous.
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