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PHOTOMETRIE
Olivier Thizy
(30 Avril 2005)
Agenda
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Introduction (formule de Pogson)
Flux
Standard UBV (Johnson) – RI (Cousin)
Mesure de flux
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Projets de Photométrie
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Mesure directe
Modélisation
Catalogues de références
Logiciels
Photométrie «absolue»
Astéroïdes – de la courbe à la modélisation 3D
Etoiles Variables – exemple des SX Phoenix
Super Novae – type de SN
Autres Projets
Quelques Logiciels…
Introduction
 Sujet
abordé = photométrie «stellaire»
Nous n’aborderons pas la photométrie rapide ni la
photométrie d’objet étendu (comète, nébuleuses…)
 Formule de Pogson:
Magnitude = Référence - 2.5 * Log (Flux Objet)
ou
Mag1 – Mag2 = -2.5 * Log (Flux1 / Flux2)
Flux
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Le flux mesuré dépend de:
Le flux «absolu» de l’objet
 La distance de l’objet
 L’atmosphère (donc de l’endroit visé, de la hauteur sur l’horizon
masse d’air); cela peut varier d’une observation à l’autre!
 L’optique de son instrument (incluant les filtres)
 Le rapport quantique de son capteur
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Toute mesure sera entachée de «bruit» que l’on essayera
de réduire au maximum!
Standards UBV - RI
 Harold
Johnson & W.W. Morgan ont proposé un
système de filtres en 1953; ce système est devenu
le standard UBV (U=Ultra-violet, B=Blue,
V=Visual)
 Le système a été étendu par Johnson & Cousins
avec les flux RI (R=Red, I=InfraRed)
Filtres BVRI
Ex: filtres à Saint-Véran
Quand filtrer ?
 Utiliser
un filtre permet d’améliorer le contraste de
l’objet (et le rapport Signal/Bruit).
 Ne pas mettre de filtre si le rapport S/B n’est pas
suffisant (<50-100).
 Utiliser un filtre R pour les astéroïdes, voir V (les
capteurs CCD étant sensibles dans le Rouge)
Mesure directe
 Mesure
du flux sur l’image par «comptage» du
signal dans une «fenêtre»
 Forme
carrée
 Forme circulaire
 Forme elliptique
 Sub-pixelisation
 Fond
du ciel (moyenne ou médiane) à retirer
Modélisation – quelques définitions
PSF: Point Spread Function.
C’est la forme que prend une étoile («ponctuelle») au
foyer de l’instrument
 FWHM: Full Width Half Maximum
 En première approximation, la PSF
est de forme gaussienne
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FWHM
Autres modélisations
 Lorentz
 Moffat
(ex: Prism)
Photométrie Différentielle
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On mesure le flux de l’Objet par rapport à une Référence
(photométrie «relative»)
Référence =
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Une étoile
Une «super-étoile»: le flux de plusieurs étoiles est additionné
Conseil:
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utiliser des étoiles de références de magnitude proche et de «couleur» proche
(pour les astéroïdes, prendre des étoiles de type G, solaire)
Attention: vérifier avec une mesure sur une étoile «test» que vos références
sont stables dans le temps!
Bien entendu, faire les pré-traitements!!!
Catalogues de Références
 USNO
2: le mieux actuellement
 Pour
les astéroïdes imagés sans filtre, utiliser la
composante «R» (car CCD plus sensible dans le Rouge)
 GSC:
trop ancien & magnitudes incertaines
 UCAC: en cours, très précis
 Note: le Canopus utilise un catalogue d’étoiles
sélectionnées en fonction des indices de couleur
(étoiles proches du type G)
Logiciels
 IRIS:
gratuit & efficace (attention aux images en
16bits!): http://astrosurf.com/buil/iris/iris.htm
 AudeLA: gratuit & puissant (script «CALAPhot»)!
http://audela.ccdaude.com/
 TeleAuto: pas testé mais semble sympa
 PRISM: cher; script puissant de L. Bernasconi
 CANOPUS: cher; spécialisé pour les courbes de
rotation, recherche de période incluse
Photométrie «absolue»

Mesurer, à différentes masses d’air,
un champ de référence (avec filtre!)
pour avoir la constante des magnitudes
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Champ dans M67, M92, & NGC7790
(cf «le guide pratique de l’astronomie CCD»
de P.Martinez & A.Klotz)
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Landolt: champs de référence
http://www.cfht.hawaii.edu/ObsInfo/Standards/Landolt/

Relier les séries de mesures
(ex: plusieurs nuits) entre elles
grâce à ces mesures de références
Instrumentation
Télescope avec suivi sidéral (2-3 min de pose pour
astéroïdes) et une Caméra CCD 
 Taille pixel ½ du seeing (FWHM): environ 2’’
 Rapport S/B 100  0.01 magnitude de précision
 Filtre R ou V éventuellement
Diamètre Mag.
 Champ >10’ (>5 étoiles de référence)
Limite
200mm
13.5
 50 mesures / période
400mm
15.0
 Horloge mise à jour (heure TU)!!!
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1000mm
17.0
Poses de 2min, S/N=100
Courbes de Rotation – Astéroïdes
321 Florentina (14/15 Oct 1999)
Courbes de Rotation – Astéroïdes
Attention au temps lumière (distance Terre-Astéroïde) pour les raccords!
http://obswww.unige.ch/~behrend/page_cou.html
CdR: A quoi ça sert?
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Étude des corrélations entre les périodes de rotation & les types d’astéroïdes
Rechercher des «gros» (>100m) astéroïdes avec périodes courte (<2.25h): solides!
Rechercher des rotateurs lents pour affiner les théories
Étude long terme des coefficients de phase
Détermination de l’orientation, du sens de rotation, et de la forme!
La recherche de la forme peut être corrélée avec les occultations astéroïdales…
Certains astéroïdes son binaires!
Seulement 1% des astéroïdes ont été mesurés… introduisant des biais de mesures
Satisfaction de travailler avec des professionnels et de voir son nom dans une
publication officielle!!!
…et on peut même découvrir des étoiles variables avec les mesures faites!
CdR: sélection des cibles
 Aller
sur le «CALL» (Collaborative Asteroidal
Lightcurve Link):
http://www.minorplanetobserver.com/astlc/default.htm
 Choisir
un astéroïde proche de son opposition
 Choisir un astéroïde mesuré peu souvent voir pas
du tout (cf catalogue de Harris sur le site du
CALL)
 Simplement, choisir une cible parmi toutes celles
proposées sur le CALL tout les trimestre!
Étoiles Variables
 Binaires
à éclipses (ex: Algol)
 Étoiles pulsantes (ex: Mira Ceti, RR Lyr,
Céphéides, Delta Scuti…)
 Étoiles cataclysmiques (ex: novae)
 General Catalog of Variable Star: >36000 étoiles!
Exemple de variable: DY Peg
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Type SX Phoenix, tout comme:
BL Cam: m=13.1, période=56min
 WW Cyg: m=11.7, période=194min
 CY Aqr: m=10.8, période=88min
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Magnitude autour de 10.3
 Période 105min (<2h)
 2ème étoile proche: possibilité de la faire avec la caméra
DSI de Meade ?
 Faite avec une petite caméra (Pixel 211) à l’observatoire
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Champ de la variable
Résultat sur DY Peg
Ex: CY Aqr, variation de période!
Diagramme O-C (J.N. Fu)
Super-Novae
 La
forme de la courbe de lumière indique le type
de la Super-Nova
 Demande une rapidité de réaction pour mesurer la
magnitude avant le maximum!
http://www.astrosurf.com/snaude/
1998S dans NGC3877
1998S dans NGC3877
Autres projets en photométrie…
 Diagramme
HR:
 Faire
le champ d’un amas d’étoile en B & V
 Tracer B-V en fonction de V
 Mesure
sur les «ronds» d’étoiles
Références
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A Practical to Lightcurve Photometry and Analysis (Brian D. Warner, BDW
Publishing)
Observing Variable Stars (Gerry A. Good, édition Springer)
Cours de Stetson: http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/Stetson/frames.html
AAVSO: http://www.aavso.org/