FAQ Spectro Aude

> La spectro CCD en question

L'immense avantage de la CCD en spectro, c'est d'avoir l'information sous forme de nombres. Et quand on a des nombres, on peut faire des calculs, et quand on a des calculs, on peut faire de la science, etc... En plus, la reponse d'une CCD n'est pas dependante comme pour un film des traitements chimiques, du talent du developpeur etc. C'est un procede "lineaire", eminamment reproductible, qui permet de savoir a tout moment ce que l'on fait, si tant est que l'on applique des algorithmes de traitements "lineaires" egalement... S'il y a bien un domaine ou la CCD a ouvert un champ d'applications nouveaux aux amateurs, c'est bien la spectro.

Cela etant, c'est pas du tout cuit. Il ne suffit pas de mettre un reseau ou un prisme devant sa camera et hop on publie... Quoiqu' avec un objectif grand champ, enregistrer les courbes de couleurs d'un tas d'etoiles et de reconstituer le diagramme HR, c'est pedagogiquement rigolo.

Le defaut de la spectro, c'est comme toujours: plus y'a de lumiere, moins y'a de resolution. L'ideal c'est le soleil. (Eh oui, y'a surement a creuser ici aussi). Pour les etoiles, on peut faire de la spectrometrie en etant rigoureux pour non pas "deflates" mais "lineariser" la reponse du CCD en faisant un spectre d'une etoile de reference dont on aura rentrer "a la main" au prealable la courbe flux par longueur d'onde d'apres la litterature. (Alain Klotz a fait cela dans son soft). Avec un montage de resolution "20 angstrom par pixel" on peut faire de la detection de raies et surveiller des etoiles variables pour voir si par hasard des raies en absorption ne s'inverserait pas. (cas des Be). Tous le domaines des etoiles variables est interessant. Alain K. a fait aussi des travaux interessants sur les vitesse d'expansion des nebuleuses, mais je crois qu'il faut une resolution encore meilleure. (vitesse d'expansion a detecter en km/s a une longueur d'onde L: donne ecart doppler qui devrait etre egale a deux ou trois fois la resolution minimale du systeme).

Pour faire de l'etude des profils des raies, au T60 on travaillait a 2 angtroms par pixel, et avec maintenant avec l'Hisis22 on est a 0,5 angstrom par pixel, mais avec un 60cm... Et on fait encore des poses "longues", de 20 minutes voire plus pour des etoiles de magnitude 5 et plus.

Pour les cometes, on s'y est essaye une fois. Avec une magnitude de 7, on a du poser 50 minutes, a 20 angstrom par pixel, et le spectre etait fort bruite. On a quand meme devine des raies de CN, NH mais heureusement qu'on avait trouve dans la literature un spectre de comete. Quand on sait ce que l'on cherche, c'est fou comme on trouve... Le probleme des cometes, c'est que leur flux est etale spatialement, et la fente du spectro (plus elle est fermee, moins y'a de flux, plus les raies sont "fines") n'en prend qu'une partie. J'enrage de n'avoir pu faire de la spectro sur Hyakuku, mais c'est la vie. Vivement Hale Boop.

En resume: il faut faire l'analyse: quelle resolution pour quels travaux ? De la on caracterise son systeme. J'oubliais, il faut un soft approprie pour faire des mesures et "reduire" l'image spectrale en un simple profil. J'aime bien l'idee des missions, car on a acces a un materiel performant et cela motive. Mais je suis sure que l'on peut faire de la surveillance spectro depuis son jardin. Mais la, je connais moins.

Valérie Desnoux

> Software

Pas de module spectro dans nos softs astro preferes... Alain K. a developpe un soft special pour la CCD, c'est dispo, ca utilise des images .pic 768x40, ca tourne sous DOS. Moi-meme je travaille a une version Windows et "conviviale" ?? sous Visual Basic qui reprend un tiers des fonctions d'Alain mais c'est en cours de debug. Je sais que d'autres ont peut-etre fait des choses, qu'ils parlent! A ceux qui diraient encore des tas de softs qui font la meme chose et que pourquoi qu'ils font pas ca ensemble, eh bien faire du softs a plusieurs a des kilometres de distance meme a General Electric on y arrive pas... Et pourtant on est paye pour ca... (NB: pour les cameras CCD c'est pareil)

Enfin, j'espere qu'un jour proche verra un module spectro dans nos softs preferes. Une paire de chaussette molletonnees au premier qui sort...

Valérie Desnoux

>Est-il possible de faire de la spectroscopie exploitable avec un 200 mm ?

Il est tout d'abord necessaire de definir ce que l'on veut faire en spectro. Si on s'interesse seulement a tel ou tel type d'etoile, un spectro avec telle et telle resolution, avec un spectre centre autour de telle zone peut etre suffisant. Si par contre on veut spectrographier des nebuleuses, ou tel type d'etoile faible ( suivi de novae par exemple ), on aura tel ou tel type de spectrographe. Dans ce domaine encore plus que dans les autres, il n'y a pas d'instrument universel. Je ne parlerai pas ici de ce qu'on peut faire sur le soleil, car le message serait encore beaucoup plus long. Surtout lorsque on est sur le point de re-rentrer en periode d'activite. Meme en amateur dans ce domaine ( on n'est pas limite par la quantite de lumiere, et les diametres en jeux sont pratiquement dans la gamme "amateur motive" ), on doit pouvoir faire des trucs de dingues avec une CCD. De ce que j'ai fait ou vu faire, soit on a des spectros sans fente ou des spectros avec fente. Dans la categorie sans fente, le plus simple consiste a mettre un objectif de 50mm devant sa camera CCD et a regarder une etoile par reflexion dans un reseau de diffraction correctement oriente. Pour avoir plus de lumiere, on peut se mettre au foyer du telescope et rendre le faisceau parallele grace a une lentille divergente. Apres traversee du reseau ( ou reflexion sur ) refocaliser avec une lentille convergente de meme vergence ( telle que en mettant les deux lentilles ensemble on obtienne une lame parallele, meme rayon de courbure ). On peut aussi remplacer le reseau par un prisme d'angle pas tres eleve. Lenhard Dahlmark avait fait un tel engin sur un T250 et a suivi photographiquement la nova du Cygne de 1975. Il avait publie ca dans un article de l'Astronomie qui est reste dans les annales ( c'est un des plus beaux travaux d'astronomie amateur que j'ai jamais vu, une inspiration... ). Je pense qu'un tel engin avec un CCD et un guidage auto longue pose permettrait de taper dans la 13eme magnitude avec un 200, et il y a pas mal de choses a faire a ces magnitudes en faible resolution. Si on veut faire un peu plus resolu, il faut un spectro a fente, et la, le plus simple est de mettre la fente au foyer primaire du telescope, avec si possible un "flip mirror" devant de facon a pouvoir centrer les objets. Idealement, on prend un fente dont les levres sont des miroirs que l'on incline sur le faisceau de facon a pouvoir centrer tres precisement l'objet, et surtout pouvoir guider pendant la pose. Une autre technique que j'avais utilise consiste a placer une petite lunette de suivi apres le reseau sur son ordre 0. On peut ainsi en ouvrant la fente centrer l'objet et guider plus ou moins bien ( le probleme etant que si on perd l'objet on ne sais pas de quel cote il est parti, alors que si on regarde la reflexion sur la fente on le voit... ). Ensuite on utilise de facon classique deux objectifs photos, un pour rendre le faisceau parallele et eclairer le reseau, et un autre pour le recollimater sur le CCD. Le choix des lentilles est assez evident. Il faut garder en tete que la resolution maximale est obtenue pour un faisceau le plus large possible. Un des premiers spectros que j'avais fait utilisait un oculaire de 40mm a la sortie d'un celestron. Evidemment je n'utilisais que le diametre de la pupille soit 3 et quelques millimetres, et je n'avais aucune resolution. Si le reseau fait 30mm, il faut s'arranger pour l'eclairer sur les 30mm. Si le telescope est a F/10, il faut donc un collimateur de 300mm de focale, qui peut etre un objectif photo ou un doublet dans le genre objectif de chercheur... Pour la focale de la lentille de champ ( celle devant le CCD ) ca depend du nombre de traits du reseau, de l'etendue spectrale que l'on cherche, etc... De tete ( et ca fait des annees que je n'ai pas regarde ca ) l'angle a la sortie du reseau est du genre sin alpha = N.k.lambda avec N = nombre de traits par mm, k= ordre = 1 en general, et lambda aussi en mm ( ??? ). Je ne suis plus sur du tout. Quelqu'un peut il confirmer ? En sachant aussi que la taille d'un objet soustendant un angle alpha dans le plan focal d'un objectif de focale F vaut d tel que : d = F tan ( alpha ), on peut calculer la difference des deux angles de reflexion des deux longueurs d'ondes que l'on souhaite avoir, et connaissant la taille d du CCD ( en mm ) trouver la focale. En tout cas, ca doit etre un truc du genre... Meme apres ces beaux calculs, il faut faire la manipe et utiliser une lampe de calibration pour calibrer tout ca correctement. Au niveau du montage, on s'arrange souvent pour avoir un miroir de renvoi derriere la fente. Soit pour renvoyer tout le montage le long du tube pour un Newton, ou sur le tube pour un Schmidt Cassegrain avec un quatrieme miroir.

En bref, ca se bricole assez bien, et l'experience aidant, on doit arriver a maitriser la bete, et sortir des trucs vraiment tres bien, meme avec un petit diametre, du moment que l'on sait ce que l'on fait, ce que l'on peut faire et connaitre ses limites... Par contre, dommage, le guidage de la ST7 n'est pas utilisable ( il faut une camera separee qui guide sur la fente, ou sur une lunette guide en parallele ). Si d'autres ont des experiences a faire partager dans le domaine, on pourrait en discuter. C'est vraiment sous exploite comme domaine a l'heure actuelle. A part quelques manipes de flibustiers a l'ANSTJ dans les temps anciens, les travaux de tatie Valerie, tonton Bardin et mister K. au T60, c'est tout ce dont je suis au courant.

Alain Maury

>Il y a un passage que je ne comprends pas dans ce qu'a ecrit Alain:

J'ai toujours appris que l'on devait utiliser une fente pour utiliser un spectrographe a reseau. En effet, si on place une lentille divergente au foyer du primaire pour par exemple etudier le spectre d'une etoile, on obtient en sortie un faisceau de tres petite section d'ou un probleme de surface elaire du reseau ( la resolution d'un spectro a reseau est de N.k, N:nombre de traits eclaires et k l'ordre du reseau que l'on prend egal a 1 ). On obtiendrait alors rien en sorti ....... Ne sachant pas si mon raisonnement est bon, j'aimerai avoir confirmation. Ce probleme ne se rencontre pas avec un prisme, le seul defaut du prisme etant d'etre un objet dispersif non lineaire et donc de ce fait plus dur a etalonner. Pour donner au faisceau une section raisonnable, il faudrait alors utiliser un systeme de double lentille convergente et a ce moment, je pense que si je desire utiliser un reseau, il vaut mieux que je realise le systeme avec fente decrit par Alain ...........

Pour avoir un faisceau le plus lumineux possible, ne vaudrait-il pas mieux utiliser un reseau blaze d'ordre 1 ?

Stephane Charbonnel

> Reponse sur l'éclairage réseau

On peut tres bien se passer de fente, pour peu que l'on ne cherche pas une tres haute resolution. On met a l'interieur du foyer ( en fait si la lentille divergente a une focale de x mm, on se met a x mm a l'interieur du foyer du telescope ). Le faisceau sort donc parallele de cette lentille divergente. On met soit un reseau par transmission, ou un prisme, quasiment en contact avec la lentille divergente, et des que possible a l'arriere de ce prisme ou de ce reseau, la lentille convergente complementaire ( de meme focale, mais en positif ), et x mm plus loin on recupere un spectre. il faut regarder par exemple chez Edmund Scientific ou Melles Griot pour des jeux de lentilles complementaires. Le tout ( c'est a dire les deux lentilles et le reseau ou prisme ) est tres compact. Ca permet par exemple de realiser des images de nebuleuses planetaires en differentes couleurs, on recupere les images monochromatiques les unes a cote des autres ( si on a assez de dispersion ).

Alain Maury