Guillaume BERTRAND 1795 Posted July 15, 2022 (edited) Bonjour à tous.tes, En novembre 2018, je sortais très impressionné d’une conférence donnée par Christian Buil aux rencontres du Ciel et de l’Espace. Cette conférence était intitulée “Spectrographie : les nouveaux horizons”. J’y apprenais, en autre, que la spectropolarimétrie était en passe de devenir accessible aux amateurs et permettait de mesurer et de cartographier le champ magnétique des étoiles. Domaine d’investigation fascinant… mais qui me semblait à l’époque bien loin de mes possibilités ! Depuis, les années ont passé et le formidable spectrographe Star’Ex fabriqué à l’aide de l‘impression 3D a fait son apparition, permettant de faire des spectres haute résolution de très bonne qualité. En parallèle le champ des possibles avec le projet Sol’Ex a évolué et il est désormais possible de produire des magnétogrammes à l’aide d’un polarimètre fabriqué à partir de lunettes 3D de cinéma. Je me suis dis qu’il serait formidable d’adapter ce petit polarimètre pour les étoiles et d’essayer de détecter la polarisation de l’étoile brillante α2 CVn (Cor Caroli) située à environ 110 années-lumière de nous. Il s’agit de la première étoile classée avec le type “Ap”, chimiquement particulières, qui a fait l’objet de beaucoup d’études à propos de sa variabilité et de son champ magnétique. L’expérience en soi n’est pas nouvelle, C. Buil détaille toute la procédure ici. Le challenge pour moi a été de confirmer la détection avec une configuration matérielle modeste, accessible à tous : une lunette SkyWatcher 72mm associée au spectrographe Star’Ex. Je ne vas pas rentrer ici dans les détails théoriques (Effet Zeeman) et techniques. Pour les curieux j’ai approfondi le sujet sur une page dédiée ici : https://guillaumebertrand.notion.site/Star-Ex-Spectropolarim-trie-ou-comment-observer-le-champ-magn-tique-d-une-toile-avec-une-lunette-d-4c0b07183971420eab2840c46c4adea9 Pour résumer, j’ai passé 10 nuits sur la cible, en faisant 2x800s polarisation gauche, puis 2x800s polarisation droite, de nouveau la même chose en polarisation droite et pour finir 2x800s en polarisation gauche. Soit 1h47 de pose chaque nuit. Ce qui est assez conséquent pour une cible de magnitude 2.81. En cause le polarimètre “fait maison” qui entraine un perte de flux (env 40% de flux en moins) non négligeable et le petit diamètre de l’instrument (Lunette SW72ED f/6). Voici le résultat : Cliquer pour zoomer - De gauche à droite I/Ic : Intensité totale mesurée V/Ic : Taux de polarisation circulaire N/Ic : Spectre à polarisation nulle permettant d’estimer l’erreur de mesure. Un signal de polarisation circulaire est détecté au niveau de la raie Halpha sur la composante V du paramètre de Stokes (graphique du milieu). Le rapport signal bruit n’est pas excellent mais le résultat est conforté par le spectre à polarisation nulle N/Ic qui n’indique pas de biais de mesure fort. De plus, il y a une corrélation évidente entre ces résultats et les résultats de O. Kochukhov et al. (A&A 513, A13, 2010) et de C. Buil. Le motif du taux de polarisation est répété périodiquement en fonction de la phase mettant en évidence le cycle de rotation de l'étoile d'environ 5 jours et demi. C'est à partir de ces éléments que les astronomes pro étudient les mécanismes du magnétisme stellaire et reconstruisent des cartes de champs magnétique et de la surface des étoiles. Les capacités de ce petit spectrographe Star’Ex imprimé en 3D couplé à la petite lunette SW72ED sont vraiment bluffantes ! Le résultat est au-delà de mes espérances. C'est de la belle astrophysique à la limite de l'instrumentation mais en vérité assez facilement accessible en s'y prenant avec un peu de méthode. Cette mesure de la polarisation circulaire constitue très probablement une première dans le petit monde astro-amateur avec ce genre de matériel ! Pour mieux apprécier le résultat voici 2 simulations permettant de mieux se représenter le phénomène mesuré : Les étoiles actives de type tardif possèdent des champs magnétiques structurés à petite échelle. Ils peuvent être détectés et caractérisés en utilisant la spectroscopie haute résolution combinée à l'analyse de la polarisation circulaire. Les signatures Stokes V des taches magnétiques se déplacent sur le profil de la ligne et changent de forme et d'amplitude en fonction de l'orientation du champ à l'intérieur de la tache. Source : Oleg Kochukhov Certaines étoiles de type précoce présentent des champs magnétiques très puissants et globalement organisés. Leurs géométries magnétiques peuvent être décrites approximativement avec un dipôle incliné par rapport à l'axe de rotation stellaire. Pour de telles étoiles, nous pouvons mesurer et interpréter la variation du profil de la raie dans les quatre paramètres de Stokes. Les spectres Stokes V fournissent des informations sur la composante magnétique de la ligne de visée tandis que les spectres de polarisation linéaire (Stokes Q et U) caractérisent le champ magnétique transversal. Source : Oleg Kochukhov Quelques photos du setup : Le polarimètre est placé devant le cube de guidage du spectrographe Star’Ex. Plus proche de la fente aurait été mieux pour limiter les défauts optiques des verres souples des lunettes mais j’ai souhaité faire au plus simple en terme de montage. Lunette SkyWatcher 72ED f/6 Spectrographe Star’Ex 2400 tr/mm, 80x125, fente de 10 μm Polarimètre lunette 3D cinéma (voir la vidéo de Christian sur YT : ici ) Caméra science : ASI 183 MM PRO Caméra guide : ASI 178 MM Monture : Heq5 Pro Bon we ! Guillaume Edited August 19, 2022 by Guillaume BERTRAND 5 6 4 Share this post Link to post Share on other sites
artemis 3169 Posted July 15, 2022 Bravo Guillaume, voila une manip vraiment géniale et magnifiquement maitrisée !! Xavier 1 Share this post Link to post Share on other sites
JPMasviel 992 Posted July 15, 2022 Guillaume, C'est vraiment une superbe observation ! Tu es le premier à l'avoir tentée, et réussie, avec un Star"Ex. Chapeau !!! Jean-Pierre 1 Share this post Link to post Share on other sites
cg16ang 235 Posted July 15, 2022 Bonjour Guillaume, Alors là, chapeau !!!!! Là, tu tapes dans le lourd !!! C'est vraiment une manip très intéressante et tu maîtrises parfaitement la technique et ton Star'Ex Bravo !!!! Amicalement. Christophe. 1 Share this post Link to post Share on other sites
Vincent_L 609 Posted July 15, 2022 ah fallait oser quelle belle manip, bravo ! 1 Share this post Link to post Share on other sites
cbuil 3615 Posted July 15, 2022 Le résultat est exceptionnel. Il faut songer à la petitesse de l'instrument de prise de vue (0,076 m) . L'usage de ce petit instrument, qui permet d'atteindre une haute résolution spectrale, associé au talent de l'observateurs, font l'alchimie du succès. Belle illustration de la capacité des petites instruments en spectrographie, en effet, qui doit inspiré, et aussi du petit Star'Ex, qui se comporte bien. Rappel de ce qui peu sembler un paradoxe : plus le télescope est petit, meilleure est la résolution spectrale atteinte avec un spectrographe. Avec cela en main, on peut faire de grande choses, comme cette très belle manip d'authentique astrophysique. Bravo Guillaume. Christian B 2 1 Share this post Link to post Share on other sites
Pepit0 115 Posted July 16, 2022 (edited) Alors déjà je découvre complètement la manip et le phénomène sous-jacent, c'est gyper intéressant merci !! Le côté "cheap/homemade" (bon il faut quand même investir) de la manip vs. les résultats obtenus qui sont assez ouf je trouve font rêver ! Surtout le coup des lunettes 3D, je n'en reviens pas qu'on puisse obtenir des résultats qui ont une valeur scientifique réelle. Trés belle manip et bonne continuation ! Edited July 16, 2022 by Pepit0 1 Share this post Link to post Share on other sites
mlel 89 Posted July 16, 2022 Bravo Guillaume, super intéressant ! Une belle manip ! 1 Share this post Link to post Share on other sites
Alef 2634 Posted July 16, 2022 Bravo et félicitations pour cette belle manip !! 1 Share this post Link to post Share on other sites
artimon 11 Posted July 16, 2022 Superbe, Guillaume! Il m'épate, il m'épate, il m'épate !!!!!!!! (de Funès). 1 Share this post Link to post Share on other sites
frank-astro 4836 Posted July 17, 2022 Très très très fort... Bravo ! 1 Share this post Link to post Share on other sites
Guillaume BERTRAND 1795 Posted July 19, 2022 (edited) Hello tout le monde, Énorme merci pour vos commentaires Ça fait plaisir ! Pour aller plus loin je me suis risqué à calculer le champs moyen longitudinal à partir de mes profils de Stokes. J'ai ajouté quelques explications sur cette page (équation 4) : https://guillaumebertrand.notion.site/Spectropolarim-trie-ou-comment-observer-le-champ-magn-tique-d-une-toile-avec-une-lunette-de-72mm-et-4c0b07183971420eab2840c46c4adea9 Voici le résultat obtenu, ça colle pas trop mal avec les études pro Edited July 19, 2022 by Guillaume BERTRAND 1 3 Share this post Link to post Share on other sites
Arnaud17 531 Posted August 5, 2022 C'est genial... J'adore l'astro amateur comme ça!!!! Un grand brvao Guillaume. Arnaud 1 Share this post Link to post Share on other sites
Guillaume BERTRAND 1795 Posted August 19, 2022 (edited) Bonjour à tous.tes ! Je reviens ici pour vous partager un nouveau résultat Le Graal serait de parvenir grâce aux résultats présentés dans ce post à reconstituer une image de l’étoile en trois dimensions. Les professionnels utilisent pour cela une technique permettant de cartographier la topologie du champ magnétique et la distribution des éléments à la surface des étoiles en inversant une série temporelle de spectre haute résolution. Cette technique est nommée ZDI pour “Zeeman Doppler Imaging”. Un prérequis pour que la ZDI fonctionne est que la largeur de la raie intrinsèque soit inférieure à l'élargissement induit par la rotation de l’étoile (effet doppler). Ce n'est pas le cas pour les raies de Balmer dont la raie Hα que j’ai utilisé pour cette observation. Pour espérer obtenir des résultats avec cette technique il faudra, pour les observations futures, utiliser des raies d’éléments plus lourds comme les raies Fe II, Cr II, Ti II etc. Pour autant, nous pouvons faire une approximation pour ce genre d’étoile magnétique et modéliser le champ magnétique en supposant une géométrie dipolaire oblique à partir de la courbe du champ longitudinal ou directement des profils de Stokes V. La plupart des études ZDI modernes trouvent des écarts locaux par rapport à ces géométries, mais confirment en même temps que les dipôles obliques fournissent une très bonne première approximation des champs magnétiques stellaires. Donc à partir de la courbe ci-dessus + un modèle de rotateur oblique + quelques lignes de code en Python voici le résultat obtenu. C'est intéressant de voir que l'axe du champ magnétique dipolaire n'est pas aligné avec l'axe de rotation de l'étoile. En rouge la polarité du champ positive et en bleu négative. Je vais remettre au propre mon code (sur github) et les quelques équations utilisées et mettre à jour mon site d'ici quelques jours. Bonne journée ! Guillaume Edited August 19, 2022 by Guillaume BERTRAND 5 1 Share this post Link to post Share on other sites
