Obs. Lyon - Ateliers : spectrographie diurne

2011-2012
Ateliers du mercredi

Spectrographie stellaire diurne

Observatoire de Lyon
Ph. Merlin

Contre l'avis d'Auguste Comte qui au XIX^ème siècle annonçait l'impossibilité à jamais de connaître la composition des astres, la spectroscopie permet par l'analyse de la lumière de sonder les étoiles : intensité, composition chimiques, vitesses radiales, etc.
Avec un petit spectrographe sur un télescope de 30 cm au moins, en observant et travaillant proprement ,il est possible d'obtenir facilement le spectre du Soleil et identifier les éléments principaux de la photosphère. De même pour les étoiles brillantes.
Il est aussi possible avec beaucoup de soin, de faire des vitesses radiales pour découvrir la rotation de la Terre ou autre.

Comme nos prédécesseurs au XVII^ème siècle ont découvert que l'on pouvait observer les étoiles en plein jour avec l'aide d'une lunette, on s'apperçoit que l'on peut aussi obtenir, avec un spectrographe sur le télescope, les spectres des étoiles brillantes en plein jour, superposé à celui de Soleil provenant du ciel.

Le spectre du Soleil qui est certe gênant devra être soustrait, mais il servira aussi de référence pour l'étalonnage en longueur d'onde. Tout un travail de découverte.

Plan du travail

Dans les différents diaporamas téléchargeables ci-dessous, vous pourrez suivre la démarche complète depuis l'obtention de jour ou de nuit des spectres, leur traitement, jusqu'à l'obtention des vitesses radiales.

1 - Le spectrographe, la caméra et le télecope utiilisés
2 - Le traitement simplifié des images sous IRIS et sous tableur
3 - Les mesures sous Geogebra (Utilisation, étalonnage, données de références, placement des images, étalonnages, corrélation visuelles, ...)
4 - programme d'observation : quelles étoiles observables, planètes...

Documents :

Les spectres obtenus sont enregistrés dans des images de format fit (ou fits). Programme de lecture et traitement Iris (programme libre)

Les spectres traités et transformés en fichiers de données ASCII (DAT ou TXT) sont étalonnés et mesurés sous Geogebra (programme libre).

Pour s'initier et se former à la démarche spectrale, vous trouverez ci-dessous, des documents de divers types :

diaporamas explicatifs
images obtenues avec le spectrographe du Soleil ou d'étoiles
des images de spectres synthétiques de références et des tables de longueurs d'ondes de références
des fichiers Geogebra pour les mesures

On trouvera à la page Astrogébra d'autres applications qui utilisent GeoGebra.

Diaporamas

Titres et sujets	Fichiers (versions provisoires)	Nb diapos
I - Description sommaire, caractéristiques du spectrographe Lirhes III utilisé, de sa caméra et réglages	spectro_diurne_spectro.ppt	13
II – Cycles des acquisitions spectrales	spectro_diurne_acquisition.ppt	14
III - Traitement simplifié des images pour les mesures spectrales envisagées avec IRIS	spectro_diurne_traitement.ppt	21
IV - Les mesures sous Geogebra	spectro_diurne_mesures.ppt	38

Spectres à traiter

Pour s'exercer à faire la démarche complète vous pouvez utiliser les fichiers spectres bruts ci-dessous, faire le traitement IRIS, d'obtenir le spectre de référence à base de données Pollux, faire traitement Tableur et de partir d'une feuille graphique vierge pour les mesures sous Geogebra.

Fichiers de progression pour faire le TD

Spectres bruts	Spectres données fichier ASCII Traitement IRIS fait	Tableur données normalisées	Etalonnage - référence
			données fichier ASCII	Tableur données normalisées
sp1_ciel.fit sp2_ciel-star.fit sp3_ciel-star.fit sp4_cie lr.fit sp5_no ir.fit	soleil.dat star.dat	soleil.xls star.xls	spectre_reference_3900-7000.txt spectre_reference_5150-5420.txt	spectre_reference_5150-5420.xls

Traitement IRIS

Se fait à partir des spectres bruts et permet d'obtenir les spectres en données ASCII du Soleil et de l'étoile (2^ème colonne du tableau ci-dessus).

Traitement tableur (Excel ou Office)

A partir des fichiers dat pour le Soleil et l'étoile (diaporama spectro_diurne_traitement.ppt diapositive 16 et après) et du spectre de référence de la base de données Pollux (Diaporama spectro_diurne_mesures.ppt diapositive 6 et après). Les résultats sont les trois fichiers xls du tableau.

Traitement Geogebra

Il est bien sûr possible de partir avec un graphique Geogebra vierge et de tout construire. Ceci est recommandé pour bien comprendre toutes les étapes, surtout si l'on veut réutiliser le TD avec des spectres obtenus de ses propres observations.

Pour ceux qui veulent court-circuiter les étapes intermédiaires, traitements IRIS et tableur, il est possible de partir avec les données normalisées rentrées dans le tableur de Geogebra : spectro_diurne_data.ggb