QSO et Lyman A

[esoub83 204]

Bonjour,

 

j'ai souhaité mettre en évidence une raie Lyman A via mon setup en choisissant un quasar dont le décalage vers le rouge permettait sa détection dans le domaine visible du spectrographe.

Mon choix s'est porté sur HS 0757+5218 alias J0801+5210 situé dans la constellation du Lynx. De magnitude 16 environ, ce quasar possède un redshift de 3.24 et culmine suffisamment haut dans ma fenêtre de tir pour tenter l'expérience.

Voici l'image 2D élaborée par Isis :

 

 

 

l'image est bruitée et la difficulté a été de régler au plus fin les zones de binning pour obtenir le meilleur profil possible. La case binning optimisé a été cochée.

 

 

La raie Lyman A apparait vers un peu moins de 5200 A. En appliquant un filtre gaussien suivi de la fonction FWHM, Iris donne 5156 A. En appliquant le redshift publié (Simbad z=3.235), cette valeur correspond à une raie Ly A au repos de 1217 A. Compte tenu du bruit résiduel, cette précision apparente est probablement fortuite mais l'ordre de grandeur me parait cohérente, ce qui je pense valide la manip.

La rupture du continuum vers 5900 A semble être un artefact de traitement (provenance inconnue)

Etoile de réf pour la Ri : HD 77309

Calibration en LO : module Alpy 600

Acquisition : Demetra

Pilotage setup : Prism

Traitement : Isis

 

Modifié 23 février 2023 par esoub83

[AlSvartr 2 975]

Ca semble très cohérent! Tu peux toujours tenter de fitter l'émission par une gaussienne ou un polynome, même si c'est biaisé par la forme de la raie et la le continuum ça aide "voir" plus clair

[Vincent_L 546]

salut,

 

voici un spectre issu du Calar Alto 2.2m:

 

tu as bien  la raie Lyman alpha ... marrant parce qu'ils ont aussi un "bump" un peu avant 6000A ...

[Alef 2 514]

C'est très chouette comme observation, mais à mon avis poses plus longtemps, des poses 1500s seraient bien adaptées pour avoir plus de signal et des raies bien nettes qui se détachent du bruit de fond.

[AlSvartr 2 975]

Elle me tente bien cette cible en fait

[esoub83 204]

@ Vincent_L : oui j'ai vu ce spectre sur le NED et je n'ai pas fait le rapprochement avec ce bump présent sur ce spectre et le mien. C'est étrange en effet. A confirmer si AlSvartr tente la manip.

@ Alef : tu as raison, mon standard de pose a d'ores et déjà évolué à 1200".

@ AlSvartr : avec ton 400, le LISA devrait donner de bons résultats. Tente le coup.

 

J'ai reçu ce matin le N300 à f/4. Belle bête. Le temps de démonter le matériel du 250 et de réinstaller l'ensemble sur le 300, de faire tous les réglages, la lune va revenir. Je vais toutefois essayer d'être prêt lundi.

[Alef 2 514]

Tu sais même 1200s c'est court en spectro. Avec les CMOS ils posent beaucoup plus court maintenant, mais avec CCD, c'est un peu différent. Disons que je dirais que des cibles très brillantes c'est du 300/600s sauf si il y a une énorme raie Ha qui saturerait le capteur, quand ça devient un peu plus faibles 900/1200s et quand c'est vraiment faible 1800s avec mon C11. Avant avec mon C8 je posais jusqu'à 2400s sur les quasars pour avoir du signal. Quand c'est vraiment  très très faible et quand il faut qu'une raie large en détection j'utilise le bin2x2 avec Atik414 et poses de 1200s.

C'est quand même dommage de faire une cible bien faible mais d'avoir un spectre extrêmement bruité alors qu'avec des poses plus longues tu aurais un super spectre.

 

Un quasar un peu limite pour mon C8, magnitude 16.52, ou j'avais fait des poses de 2400s (2400s x5) pour avoir le signal.

 

[AlSvartr 2 975]

Il y a 20 heures, esoub83 a dit :

@ AlSvartr : avec ton 400, le LISA devrait donner de bons résultats. Tente le coup.

 

Si la météo m'en laisse le temps je pointerai cette cible, c'est certain.

 

Il y a 3 heures, Alef a dit :

Tu sais même 1200s c'est court en spectro. Avec les CMOS ils posent beaucoup plus court maintenant, mais avec CCD, c'est un peu différent. Disons que je dirais que des cibles très brillantes c'est du 300/600s sauf si il y a une énorme raie Ha qui saturerait le capteur, quand ça devient un peu plus faibles 900/1200s et quand c'est vraiment faible 1800s avec mon C11. Avant avec mon C8 je posais jusqu'à 2400s sur les quasars pour avoir du signal. Quand c'est vraiment  très très faible et quand il faut qu'une raie large en détection j'utilise le bin2x2 avec Atik414 et poses de 1200s.

C'est quand même dommage de faire une cible bien faible mais d'avoir un spectre extrêmement bruité alors qu'avec des poses plus longues tu aurais un super spectre.

 

Ce qui est complexe dans cette histoire même si ce que l'on cherche est assez finalement simple, à savoir un rapport S/B raisonnable, les moyens pour y parvenir sont multiples, ainsi que les écueils.

 

* Des poses trop courtes pour des signaux très faibles vont clairement poser problème: RON dominant + le signal va être discrétisé sur les quelques premiers niveaux de gris, et ça c'est difficile à rattraper, une bonne partie de l'info étant perdue.

* Des poses longues rende le RON moins problématique, mais en même temps le bruit statistique (photonique) dû au fond de ciel peut devenir dominant suivant le niveau de PL, ce qui en imite l'intérêt (à cause du S/sqrt(B)).  Pour le coup c'est exactement le même problème que l'imagerie CP en région à forte PL: des poses unitaires trop longues ne servent à rien.

* Des poses trop longues veut souvent dire peu de poses --> cela  empêche de moyenner sur les fluctuations du bruit électronique.

 

Si l'on rajoute dans cela le rendement quantique qui ne pique pas forcément là ou l'objet émet au maximum, le QE max, la taille des pixels, l'efficacité (ou non) du binning, le bruit télégraphique pour les CMOS, etc...etc...ça donne une soupe pas forcément intuitive. Il est clair qu'aller chercher une NP de magnitude 18 avec des poses de 600 secondes et une R de 1000 risque d'être très limite , mais il n'est pas clair pour moi que poser 4x2400 secondes donnera un meilleur résultat que 6x1800 secondes voire 8x1200 secondes.

 

J'ai l'impression qu'en fait il faut "juste" tester en fonction de son site, de son instrumentation, du type de cible pour trouver quel est le meilleur compromis.

 

Le sujet de ce fil pourrait d'ailleurs être une bonne cible pour ce genre de test: une émission assez large, au milieu du spectre,...

 

 

 

Modifié 24 février 2023 par AlSvartr

[Alef 2 514]

Pour avoir tester de multiples temps de poses, avec mon C8 et magnitudes supérieures à 16, là j'arrivai à la limite de mon setup, des poses de 2400s étaient vraiment là ou je sortais le meilleur signal. Et je préfère en avoir 4 x 2400s que 6 de 1800s ou il y aura un moins bon signal. Je suis passé sur un C11 justement pour aller vers les magnitudes 17.

Faites comme vous voulez, posez moins longtemps, mais après il ne faut pas se plaindre (même si vous vous plaignez pas ) d'avoir un spectre bruité, peu exploitable dans le fond. Le fond de ciel est toujours problématique si on est en ville ça c'est sûr on peut pas faire trop long, mais d'un autre coté si on veut sortir un continuum digne de ce nom ben il faut poser et les spectres sortiront toujours du bruit de fond si il y a du signal. Tu peux poser 1200s plusieurs fois, si il n'y a aucun signal tu n'auras rien au résultat. Ce sont juste des conseils d'expériences mais on peut mieux faire ça c'est sûr. Par contre je ne dirais pas que c'est comme l'imagerie, là de mon expérience pas du tout, en spectro c'est du signal que l'on veut et il vaut mieux poser longtemps que trop peu. Je dis cela car je trouve quand même dommage de passer du temps sur une cible et de ne pas en sortir le meilleur alors que c'est faisable.

[esoub83 204]

Je vais essayer la prochaine fois d'alterner les temps de pose durant la cession (1200 vs 2400) et ensuite d'effectuer deux traitements à temps d'intégration égale. Je constate chez moi que la PL devient conséquente à 900s de pose. On est bien d'accord que le but est de capter le maximum de signal donc en théorie de poser longtemps. Je ne connais pas précisément les algorithmes de traitement et notamment ceux de retrait du fond du ciel. La montée du bruit+PL est elle linéaire avec le temps ? N'y a-t-il pas une limite de temps de pose au delà de laquelle Pl + bruit vont avoir un effet dévastateur et irrécupérable ? Je rejoins en ce sens AlSvart et les prises de vue en CP, au bout d'un moment, le ciel devient si blanc que l'objet en devient très altéré.

Sujet très interessant au demeurant. Si les spécialistes passent par là, leur avis seraient les bienvenus.

A suivre.....

[Alef 2 514]

Tu l'estimes à combien te fond de ciel, les raies en émission arrivent à combien d'ADU ?

[AlSvartr 2 975]

@Alef je ne met bien sur pas du tout en doute ton constat basé sur ton expérience ! C’est plus la logique d’utilisation des CMOS (RON  3 à 6 fois plus faible qu’avec une CCD, dark négligeable) en spectro qui me pousse à envisager la possibilité d’une approche un peu différente. Mais après, pour reprendre ce que je disais à la fin de mon message, il faut tester. Si ça se trouve même avec des CMOS on n’échappe pas aux très longues poses pour peu que le ciel (la PL) le permette.  

Modifié 25 février 2023 par AlSvartr

[esoub83 204]

Voici quelques stats à différentes positions sur une image brute. J'ai fait un essai en retirant le dark. Le soft renvoyant des valeurs négatives en ADU min, j'ai préféré conserver la brute telle quelle.

Les stats de gauche sont prises sur le spectre du Quasar.

 

Modifié 25 février 2023 par esoub83

[Alef 2 514]

@esoub83 Dans la stat max tu arrives à 47088 ADU, peut être il y a un pixel chaud dedans, as tu essayé de faire une coupe pour voir à combien arrivent les 2 raies d'émission de la pollution lumineuse ? Depuis mon lieux d'observation pas loin des lampadaires j'ai de la marge avec des poses longues pour saturer avec ces raies.

 

@AlSvartr : faut essayer différentes configurations, mais sans poser, pas de signal au bout. A part si il y a un lampadaire en dessous du tube optique pas de raison de pas poser. Si tu peux essayer sur cette cible, ça serait intéressant de voir avec ton CMOS, si tu fais des 600s/900s/1200s/1500s.

 

De mon expérience le nombre d'images ne va pas changer du tout au tout le spectre final, avec une pose on a l'allure du spectre, les raies d'émission d'absorption, le continuum,  d'ou l'importance de mon point de vue de poser longtemps (compromis magnitude/lieu observation/monture/..), avec 3 ou 4 poses on a le spectre débruité, si on peut en mettre plus ça sera bien mais ça ne va pas changer grand chose. On ne peut pas faire du dithering avec une étoile dans la fente au quasi même pixel prés, c'est pour ça que ça change quand même de l'imagerie. En imagerie on va faire des dizaines de poses, voir des centaines en changeant la cible sur le capteur, donc ça reste quand même des approches différentes, puis voir la taille des capteurs ZWO 2600/6200...

Pour des spectres de comètes de magnitude +/- 11, souvent je fais 3 x 1200s, et c'est quand même bien mieux que 6 x 600s ou j'aurais pas de continuum après 5500A, le faible continuum étant dans la pollution lumineuse.

Il faudrait demander à C. BUIL une vidéo sur le sujet car c'est intéressant et ça maximise la production surtout quand on passe des nuits dehors à vouloir réussir son travail, le petit stress étant là, mais j'avais lu sur un de ces blogs que le plus important c'était le signal, ie poser le plus longtemps pour l'obtenir, et c'était plus important d'obtenir le meilleur signal que de faire une grand nombre d'images pour arriver au même temps de poses. D'ailleurs c'est un bon exercice à faire avec ISIS, traiter un spectre avec 1 pose, voir le résultat, le retraiter avec 3 ou 4 poses, voir le résultat et avec toutes les poses. Puis essayer la même chose sur la même cible mais dans ce cas là au lieu de poser 900s unitairement, poser 1500s. Et comparer les résultats, 1 pose, 3 ou 4, puis toutes et comparer tout ça.

Dans mon cas, avec ma monture NEQ6, C11 x red x0.63, qui marche bien pour le quasar à m=17 de notre amis, j'aurai poser 4 x 1800s au minimum. J'essaie de le faire dès que je peux. 

 

Après je peux me tromper aussi..

Mais c'est pour ça que la spectro ça fait un peu plus chercheur (science ) que l'imagerie, car quand on veut mesurer un redshift, on sait qu'avec une pose on à le z sur les raies d'émissions ou d'absorption, puis après en en mettant plusieurs on a la meilleure précision, mais ça ne va pas chercher loin... on sait qu'avec une pose si on a fait un bon début de travail ou si c'est pas bon..

Modifié 26 février 2023 par Alef

[AlSvartr 2 975]

Il y a 4 heures, Alef a dit :

@AlSvartr : faut essayer différentes configurations, mais sans poser, pas de signal au bout. A part si il y a un lampadaire en dessous du tube optique pas de raison de pas poser. Si tu peux essayer sur cette cible, ça serait intéressant de voir avec ton CMOS, si tu fais des 600s/900s/1200s/1500s.

 

Oui c'est ce que j'ai en tête. Il ne reste plus qu'à avoir une nuit claire, sans vent, et sans devoir aller bosser le lendemain

Bon en fait on peut faire ce genre de test  avec une source artificielle aussi (lampe basse conso par ex.), ça a l'avantage de la répétabilité (pas de problème de transparence du ciel, de la variation de l'airmass,etc...).

 

Mais bon j'essayerai d'abord avec le quasar, ça joint l'utile à l'agréable

 

Il y a 5 heures, Alef a dit :

D'ailleurs c'est un bon exercice à faire avec ISIS, traiter un spectre avec 1 pose, voir le résultat, le retraiter avec 3 ou 4 poses, voir le résultat et avec toutes les poses. Puis essayer la même chose sur la même cible mais dans ce cas là au lieu de poser 900s unitairement, poser 1500s. Et comparer les résultats, 1 pose, 3 ou 4, puis toutes et comparer tout ça.

 

C'est en effet une approche raisonnable. Avec le CMOS il y a le choix du gain qui peut aussi compliquer un peu les choses, mais pour commencer se fixer sur gain de 200 est raisonnable.

 

 

 

 

[Alef 2 514]

Je suis sur le quasar, j'ai fait une pose de 1500s et bien sur j'ai des nuages.... pff Faut être sur une cible au fin fond de l'univers pour avoir des nuages !!

[AlSvartr 2 975]

Ici le temps est clair mais le vent souffle à 40km/h et ça va durer au moins 4 jours 😭

[apricot 1 431]

il y a 14 minutes, Alef a dit :

Faut être sur une cible au fin fond de l'univers pour avoir des nuages !!

C'est toujours pareil avec les photons des quasars; des milliards d'années à traverser l'univers en subissant le redshift, et au bout du voyage, absorbé par un nuage, quand tu ne t'écrases pas juste à côté de la fente du spectro, ou que tu frappes le pixel de la CCD sans éjecter un électron !

[Alef 2 514]

Les copains, Apricot est aussi un cador en spectre redshifté, il fait de superbes spectres de galaxies et de quasars !!

On est bien ensemble les copains !!! Vive la spectro et cette passion de faire des mesures !!!

 

Aie Aie Aie, entre les rafales de vents, la Lune, les nuages je dois perdre au moins la moitié de mon temps de pose !!! Pose de 1500s, j'obtiens quand même la raie Lyman alpha.  Je vous poste le spectre final dans 1h si j'ai pas d'autres nuages... Bon il sera bien bruité à cause de tout ces phénomènes terriens... c'est le jeu aussi ! 

 

[Alef 2 514]

Bon, c'est pas joli joli mais Lyman alpha est en vue ! Tout le spectre pour pas mettre la poussière sous le tapis.

Clairement entre la moitié et un tiers des photons ont du arriver sur le capteur avec le vent + nuages..

[AlSvartr 2 975]

Moi je dis, arriver à sortir la Lyman alpha redshiftée lors d'une nuit pourrie par les nuages c'est héroïque

Normalement je devrais avoir un créneau mardi soir mais avec encore 15 km/h de vent.

[Alef 2 514]

Merci @AISvartr un peu dégouté de ces conditions, pareil que chez toi, rafales de 40 km/h, j'ai jamais vu ça je devais être à +/- 4 secondes d'arc autant dire que la plus part du temps la cible était hors de la fente, bon j'ai fait une nuit astro, ça faisait quelques temps que ce n'était pas arrivé 

[Alef 2 514]

Je suis sur que tu vas nous sortir un spectre de toute beauté avec ton 400 et Lisa, c'est vraiment la bonne cible pour toi.

Comme je suis tétu j'ai retenté le quasar après le méridien, coté ouest. Même condition + mur de la maison vers la fin des poses. Peut être un peu moins de nuages, on voit que le spectre est un peu moins bruité.

 

Et la comparaison des deux :

 

A noter que la raie Lyman alpha n'arrive pas au même endroit dans les deux cas, sans doute à cause du bruit ?

Aussi à noter la grande absorption vers 4850-4900 dûs à des nuages d'hydrogène entre le quasar et nous, ça c'est toujours impressionnant à obtenir. On les trouve dans les deux spectres.

 

En difficulté c'est quand même pas un quasar facile à faire, magnitude 17 et raie de Lyman pas la plus intense que j'ai obtenue. @esoub83  quand même félicitations pour avoir tenté cette cible.

[AlSvartr 2 975]

Superbe!!!

 

il y a 5 minutes, Alef a dit :

A noter que la raie Lyman alpha n'arrive pas au même endroit dans les deux cas, sans doute à cause du bruit ?

 

La différence est assez spectaculaire. Le bruit doit y être pour quelque chose. Si tu sommes les deux ça donne quoi?

 

Il semble qu'il y ait aussi une émission vers 5950A

Modifié 27 février 2023 par AlSvartr

[Alef 2 514]

Au final le meilleur spectre est celui du coté ouest  en vert (7x1500s) et quand je somme les deux (bleu et vert)  finalement ça me rajoute du bruit au meilleur spectre.

C'est pas mieux de sommer dans ce cas de très faible flux ? On voit que le spectre vert est le moins bruité, et le rose la somme des deux, finalement j'obtiens le spectre vert avec le bruit du spectre bleu.

 

C'est peut être mieux pour voir la largeur de la raie Lyman alpha à mi-hauteur, avec la somme des deux spectres c'est plus net, je trouve à la louche 80A, soit une vitesse des vents autour du trou noir de 20 000 km/s .