Rappelons le fil conducteur des ateliers de cette année 2012-2013.

Avec le spectrographe Lhires III de l'Observatoire, nous voulions voir s'il était possible de détecter la rotation du Soleil par mesure de vitesses radiales aux extrémités de l'équateur solaire.
Il fallait donc :
- régler le Lhires au mieux de ses possibilités avec entre autre la mise en place d'une protection efficace contre les nombreuses fuites de lumière
- adapter une optique pour que l'image solaire sur la fente soit adaptée en grandeur et position aux faiblesses du spectrographe, entre autre le vignetage et les courbures
- obtenir des spectres, les analyser et faire des mesures précises de longueurs d'onde (étalonnages et spectres solaires)
- en tirer des vitesses radiales et analyser ces résultats sur leur pertinence.

Le spectrographe avec son optique, doublet de 300 mm de focale, et son système d'attache pour le mettre sur la monture équatoriale.

Le spectrographe attaché sur sa monture équatoriale sans son voile noir antilumière parasite.

Les premiers ateliers de l'année ont été consacrés à comprendre les relations qui unissaient rotation solaires (sur lui-même) et rotations terrestres (sur elle-même et autour du Soleil) pour bien placer le Soleil sur la fente, l'orienter et faire les corrections éventuelles. Ceci a été fait au moyen de maquettes (diaporama).

La plage spectrale utilisée, après plusieurs essais est celle qui encadre le doublet du sodium. A cette longueur d'onde, le spectre de la lampe au néon (incluse dans le spectrographe) a suffisamment de raies utilisables pour l'étalonnage : ni trop fortes, ni trop faibles.

Le traitement des images spectrales sous forme de fichiers "FIT" a été fait avec le programme IRIS :
- soustraction du noir et offset, médianisation, éventuellement redressement, enlèvement de la courbure, etc
- extraction des images spectrales des deux bords
- mesures des positions des raies par ajustement
Pour l'étalonnage en longueurs d'onde et son ajustement, le programme Geogebra a été bien utisé.

Une première conclusion s'est imposée : il faut bien choisir les raies, car le nombre de raies en partie superposées ("blends") est important dans le spectre du néon à cette dispersion.

Une deuxième conclusion importante : la courbure de la dispersion proche d'une parabole est forte (image ci-dessous de gauche), un ajustement par polynôme du 3ème degré n'étant pas nécessaire au vu de la dispersion des résidus dans ce cas (figure de droite).

Résidus d'ajustement par une droite.

Résidus d'ajustement par un polynôme du second degré.

Au vu des résidus de l'ajustement polynomiale,on en déduit que la qualité optique du côté des grandes longueurs d'onde est moins bonne que du côté des courtes longuuers d'onde. L'excentrement de l'axe optique à cause de l'utilisation d'une seule lentille comme collimateur et objectif, doit en être la cause. Ceci se voit de visu sur tous les spectres quel que soit le domaine utilisé. On peut contourner ce problème en n'utilisant que la partie des courtes longueurs d'onde sur chaque image, ce qui réduit le domaine utilisable.

L'écart quadratique moyen des résidus pourrait faire espérer une erreur maximale en vitesse radiale de 1 km/s.

Avec les mesures des positions sur les spectres du Soleil d'autres problmèmes sont apparus.
- le fort vignettage du au trajet des rayons lumineux dans le spectro rend les deux spectres des bords du Soleil assez différents en intensité, ce qui augmente la difficulté des mesures.
Si l'on déplace le Soleil sur le côté le moins vignetté, le problème de courbure des raies spectrales est amplifié.
- les fonctions proposées par le programme IRIS pour la mesure des positions de raies sont très sensibles à la largeur de la plage utilisée pour l'ajustement et des décalages systématiques sont apparus entre les méthodes utilisées.
La mesure de plusieurs raies d'intensités moyennes des deux côtés du Soleil, sur toute l'étendue spectrale de l'image a donné des résultats (en décalages spectraux et vitesses radiales) dont la dispersion exédait de plusieurs ordres de grandeur, la précison espérée au vu des étalonnages. La valeur recherchée de la vitesse radiale était de l'ordre de grandeur des erreurs de mesures. Les résultats ne pouvaient donc être validés.
En se tournant vers les raies fortes D1 et D2 du sodium, leur mesures a fait apparaître un phénomène de décalage. Les décalages obtenus quoique homogènes entre les deux raies sont bien trop importants par rapport aux valeurs que l'on aurait du trouver.

Pour continuer éventuellement

• Il faut donc regarder en détail le problème de l'ajustement et faire des tests sur quelques raies des positionnements données par les fonctions d'IRIS. Ceci peut être fait en traitant sous Geogebra l'ajustement des points de quelques raies, les valeurs des points étant récupérés sous IRIS par la fonction l_plot et la sauvegarde sous fichiers DAT.
• Il y a lieu après de reprendre les spectres et de n'utiliser pour faire l'étalonnage et le cacul des décalages que la petite partie de l'image spectrale qui donne les raies les plus nettes.

PhM - Obs. Lyon mai 2013