Guillaume BERTRAND

Observation spectrographique du nuage de sodium du satellite Io

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Planetary Astronomy
Observing, imaging and studying the planets
A comprehensive book about observing, imaging, and studying planets. It has been written by seven authors, all being skillful amateur observers in their respective domains.
More information on www.planetary-astronomy.com

Excellent Guillaume, voila une manip super intéressante ;)

 

Mon spectro 115 est quasiment prêt, je vais me lancer dans le suivi de Io lorsque le seeing ne sera pas propice à la HR.... ce  qui va me donner beaucoup d'opportunité :D

 

xavier

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Salut,

 

je ne sais pas si tu as des actions chez Star'ex, mais à chaque nouvelle manip j'ai de plus en plus envie d'en avoir un mpi aussi ;);)

 

Bravo c'est trés intéressant !

 

 

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Belle mise en évidence de l'émission de sodium de Io ! Les raies sont ici bien intenses et sûrement en effet très variables. Je me rappelle que l'on avait fait cela au Pic du Midi en 2008 (rajeuni pas),  mais avec un intensité de l'émission bien plus discète à cette époque. Voir ci, une mission vraiment épique au T60 (on reconnais Valérie D. de dos) :

 

http://www.astrosurf.com/buil/io_sodium/obs.htm

 

Il est presque plus facile de voir l'émission Na en dehors du satellite en basse résolution (intéressent à faire aussi en haute résolution en dépointant légèrement le satellite de la fente).

 

Le très gros challenge c'est de faire la même chose sur l'exospère de la planète Mercure ( ! ) :

 

http://www.astrosurf.com/buil/lhires31/mercury.htm

 

J'ai été sensibilisé à cette observation car j'ai travaillé sur la sonde Beppi-Colombo qui va tourner autour de Mercure, et qui va chercher entre-autre les traces de l'atmosphère (pas que le sodium, avec un spectro UV). C'était cool d'essayer de la voir à 2  km du CNES où je bossais à Toulouse.

 

Christian

 

Edited by cbuil
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Merci Xavier et Pepit0 !

@cbuil Christian : oui j'avais vu votre observation avec Valérie, Michel et Olivier. C'est ce qui m'a inspiré ;) Par contre je m'attendais à beaucoup plus subtil comme résultat. En effet, sur votre observation, difficile de détecter l'émission sans faire la différence de Io avec Ganymède ou Europe. Alors grosse surprise derrière mon écran quand j'ai vu apparaître le spectre de Io. J'ai d'abord cru à une erreur.... j'ai tout revérifié plusieurs fois... puis j'ai cru à une activité ponctuelle un peu exceptionnelle mais après lecture de quelques papiers c'est à priori connu.

 

Pour Mercure oui gros gros challenge ! Faudrait que je le tente :)

 

Bonne soirée

 

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il y a une heure, Pepit0 a dit :

je ne sais pas si tu as des actions chez Star'ex, mais à chaque nouvelle manip j'ai de plus en plus envie d'en avoir un mpi aussi ;);)

Ahah non pas d'action juste de la passion ! Content que ça donne envie. 

 

Le Star'ex est formidable (comme l'uvex et le lhires qu'il ne faut pas oublier), les logiciels bien foutu et la spectro est un domaine infini...il y'a de quoi apprendre et s'amuser pendant de longues années ! J'en suis qu'au tout début ! 

Edited by Guillaume BERTRAND

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Guillaume, un petit commentaire à propos du décalage spectral entre l'émission du doublet du sodium et les raies en absorption du même sodium. C'est encore toute la magie de la spectrographie qui opère....

 

Le système jupitérien possède une vitesse par rapport à la ligne de visée, d'où un décalage Doppler. Mais Io a aussi une vitesse radicale par rapport au Soleil.  Pour ce qui concerne les raies en absorption, il faut voir que Io réfléchie la lumière du spectre solaire et de ce fait, on à deux fois l'effet Doppler : une fois lorsque la lumière solaire éclaire le sol de Io, une seconde fois lorsque la lumière repart vers la Terre (faut tenir compte des angles entre la  Terre et le Soleil vu de Io pour calculer la valeur précise du décalage Doppler). Pour ce qui concerne l'émission, elle est produite par Io lui même (les volcans) et donc l'effet Doppler n'est que celui de la projection du vecteur vitesse dans la direction de la Terre.

 

Pour ce qui concerne l'intensité de l'émission, je pense que c'est un vrai sujet d'étude et tu l'a très bien pointé Guillaume. Ton observation révèle tout de même une activité que je trouve assez forte. Du coup j'observe moi aussi Io en ce moment même, mais en  basse résolution, suite à ton spectre. C'est vrai que je trouve le nuage produit assez fort. Mais ici il faudrait faire un travail plus rigoureux, en prenant comme référence le spectre de Io lui-même. Je suis d'accord, un truc est à construire... qui est indirectement un suivi de l'activité volcanique du satellite.

 

Christian

 

Edited by cbuil
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Belle manip Guillaume.

Ca motive ceux qui débutent, et ça apporte un souffle nouveau aux observations d’amateur.

Maxime

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Merci pour ces précisions Christian, c'est très instructif ! :)
Je vais corriger mon post pour la vitesse radiale du pic en émission que je dois donc mesurer sans faire de décalage au préalable. J'avais vu cette étude de Paolo Berardi sur ARAS : https://www.spectro-aras.com/forum/viewtopic.php?t=1438&p=6607 Ça montre bien qu'il y a pas mal de subtilités et que le simple décalage de la raie ne suffit pas à conclure sur la RV d'un satellite Jovien.

 

Alors, ton observation en basse résolution à donné quoi ? émission marquée ?
Normalement je vais pouvoir retenter ce soir avec le même setup.

 

Lorsque tu dis "en prenant comme référence le spectre de Io lui-même." je suppose qu'il s’agit ici de comparer l'évolution des spectres entre eux dans le temps ? Car impossible d'obtenir de manière certaine un spectre initial de Io "neutre", j'entends par là au repos (sans émission) ?

 

 

Merci pour ton commentaire Maxime B|

 

Bonne journée !

 

 

Edited by Guillaume BERTRAND

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Super observation Guillaume !

 

En basse résolution par exemple avec un Alpy l'observation de l'émission est aisée, comme ici :

En BR on devine aussi le doublet du souffre.

 

Dans des papiers récents il est mentionné que le nuage de SII et Na émit par Io forme non pas une banane mais un tore qui entoure Jupiter au niveau de l'orbite de Io (Voir par exemple  https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aafdb7). On voit bien le tore sur la figure 1 de ce papier https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2003JA010241

 

Ça pourrait être rigolo de compléter ces observations en positionnant la fente autour de Io, mais aussi à l'opposé de Jupiter :)

 

Bon ciel, Jean-Philippe

 

 

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@apricot
Salut Jean-Philippe,

Top ton post, j'étais passé à coté.

Merci beaucoup pour ces liens vers des papiers plus récents je vais aller regarder :)

 

Bonn journée.

Guillaume

 

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Suite à la belle  observation de Guillaume, j'ai pris le spectre du tore de Io en basse résolution avec un Star'Ex sur un RC10. Voici l'image du champ le 29 aout dans la caméra de guidage :

 

_champ_io2.png.5eda16028ac8d8828fcbd7e2e6b5abf4.png

 

La planète Jupiter est très largement saturée dans cette exposition. Io est le satellite le plus proche de la planète, à gauche. On voit la position de la fente pour la prise du spectre, donc nettement en dehors du satellite. La fente fait 23 microns de large.

 

Voici l'image 2D (6x 180 secondes de pose), avec la bleu à gauche et le rouge à droite, et un affichage en positif et en négatif :

 

_io_cloud_290822_1.png.5243ec974584c9f2465c1e1d46e0ae2f.png

 

_io_cloud_290822_2.png.18ceb7a734ba42b01a8d2325d4a3d2c7.png

 

Le spectre du nuage de sodium est très bien visible vers le centre  à la distance choisie du satellite. Un chose m'interpelle cependant : tout à droite on aperçois un faible doublet de raies, qui appartient très probablement au nuage. La longueur d'onde est environ 7630 A (ce n'est pas le doublet du souffre, qui est localisé dans le rouge, pas dans l'infrarouge). 

 

Je n'ai pas fait de bibliographie sur ce détail du spectre, et je n'ai donc pas identifié cette signature spectrale. Mais je note qu'il y a de fins limiers ici, et peut être que cela va ressortir des lectures. A creuser  en tout cas (je vais essayer de faire un spectre proche infrarouge pour faire des mesures plus fines à la prochaine occasion, mais la météo n'est pas bonne). En tout cas cela m'intrique.

 

Et voila aussi comment du fil à aiguille la spectro nous permet de faire un chouette travail d'enquête.

 

Christian

Edited by cbuil
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Belle observation Guillaume, bravo !  Très intéressant,

 

Je pense que je vais tester également :P

 

Matthieu

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Merci Matthieu :)

 

Top ton observation Christian ! Effectivement il y a un joli doublet dans le proche IR.

J'y suis retourné hier soir, ça à bougé un peu... Le déplacement des raies D1/D2 et de la raie en émission illustre bien ton propos :

 

Le 30/08/2022 à 02:12, cbuil a dit :

Le système jupitérien possède une vitesse par rapport à la ligne de visée, d'où un décalage Doppler. Mais Io a aussi une vitesse radicale par rapport au Soleil.  Pour ce qui concerne les raies en absorption, il faut voir que Io réfléchie la lumière du spectre solaire et de ce fait, on à deux fois l'effet Doppler : une fois lorsque la lumière solaire éclaire le sol de Io, une seconde fois lorsque la lumière repart vers la Terre (faut tenir compte des angles entre la  Terre et le Soleil vu de Io pour calculer la valeur précise du décalage Doppler). Pour ce qui concerne l'émission, elle est produite par Io lui même (les volcans) et donc l'effet Doppler n'est que celui de la projection du vecteur vitesse dans la direction de la Terre.

 

io-august-2022-2d-spectra.thumb.jpg.881e21eaaf1149fde6db56287daef44c.jpg

 

io-august-2022.thumb.jpg.58b9740ae25c73da206bd3acf119401c.jpg

Edited by Guillaume BERTRAND
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Un petit commentaire par rapport à ce dernier graph.

Pas si évident de faire un travail rigoureux. Si vous regardez bien le spectre du 27 montre un pic en émission plus faible ici. Pic avec une intensité relative d'environ 1.4 au lieu de 1.8 sur ma première planche. J'ai revu un paramètre qui influait sensiblement sur l'intensité du pic. La hauteur de binning était un peu trop haute et "embarquait" l’émission qui s'étend de part et d'autre du spectre 2D. Donc sur ce dernier graph, les deux spectres sont traités de la même manière avec une hauteur de binning identique.

Un autre paramètre, qui joue un peu sur l'intensité du pic est la correction des raies telluriques qui n'est pas parfaite et pas forcement iso entre chaque spectre.

 

Bonne aprem.

G

Edited by Guillaume BERTRAND

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Waouw !! Quels manips intéressantes! Superbes résultats que vous démontrez. Bravo!!

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J'ai refait une observation du tore le 5 septembre pour essayer de confirmer les raies faibles, avec Star'Ex 300 t/mm et un RC10 f8. Je ne montre ici que la partie jaune et rouge + proche IR :

 

_tore_io.jpg.f809241ef4014d508407c7d81dd40fc2.jpg

 

Bien sur le sodium est tout à gauche (très intense). Le doublet infrarouge à droite est bien confirmé. Je vois d'autres raies à 6505 A, 6731 A, 6970 A,  et le doublet IR donc vers 7339 A et 7371 A, mais je n'ai pas identifié. La littérature manque (pas énormément d'observation publiées dans le visible manifestement), s'il y a quelqu'un  qui trouve , je le remercie vivement. Faut chercher dans le soufre (S), monoxyde de soufre (SO), le dioxyde de soufre (SO2), l'oxygène (O)...  

 

Christian

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Salut Guillaume, c'est brillant :) je suis d'un peu loin mais c'est bougrement intéressant, avec en plus les apports d'Apricot et Christian.

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