Manuel de TD DUAO: Astronomie & Astrophysique

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DUAO-Manuel de TD
DUAO Team

Table des matières
1 Introduction 3
2 Caméra et Bruits 5
3 Photométrie 6
3.1 Astéroïdes................................................. 6
3.2 Exoplanètes................................................ 6
3.3 Étoilesvariables ............................................. 7
3.3.1 BinairesàEclipses........................................ 7
3.3.2 δScutiandSXPhoenicis .................................... 7
3.4 Amasstellaires .............................................. 8
3.4.1 Détermination de l’âge de Pléiades et M67 avec Gaia DR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.4.2 Détermination de l’âge d’amas à partir d’images C2PU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.5 Classificationdegalaxies......................................... 8
4 Spectroscopie 10
4.1 Bases ................................................... 10
4.1.1 Spectroscopie, Spectrographse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.1.2 Le spectrographe LHIRES-III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.1.2.1 Lafented’entrée.................................... 12
4.1.2.2 Le dispositif de guidage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1.2.3 Les sources d’étalonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1.2.4 L’optique de collimation/caméra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1.2.5 L’élémentdispersant.................................. 13
4.1.2.6 L’interface mécanique avec le télescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2 Uneséanced’observationtype...................................... 15
4.2.1 Biasanddarkframes ...................................... 15
4.2.2 Frames de calibration spectrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.2.3 FramesdeFlatfielding ..................................... 16
4.2.4 Spectres d’étoiles de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2.5 Séquencesd’Observation..................................... 18
4.2.6 Cahiersd’observation ...................................... 18
4.3 Un guide pour réduire un spectre de fente avec IRAF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.3.1 Aperçu .............................................. 20
4.3.2 Réductionpasàpas ....................................... 21
4.3.2.1 Ouverture d’un terminal IRAF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3.2.2 Routines et commandes IRAF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3.2.3 Edition du header et visualisation des spectres 2D bruts . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.2.4 Extractionduspectre................................. 23
4.3.2.4.1 Accéder à la tâche apall ........................ 23
4.3.2.4.2 Extraction de l’ouverture ........................ 23
4.3.2.4.3 Ajuster l’emission du fond de ciel ................... 24
4.3.2.5 Détermination de la trace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.2.6 Extraction et visualisation du spectre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.3.2.7 Extraire le spectre de comparaison de la lampe d’étalonnage . . . . . . . . . . . 26
4.3.2.8 Détermination de la solution en longueur d’onde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3.2.8.1 Identification des raies spectrales ................... 26
4.3.2.8.2 Détermination de la relation de dispersion ............. 27
4.3.2.9 Application de la solution de longueur d’onde à la science spectre . . . . . . . . 28
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4.3.2.10 Soustraction du continuum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3.2.11 Calibration absolue en flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 PartiePratique.............................................. 33
4.4.1 Zoologiedesétoiles........................................ 34
4.4.2 EtoilesBe ............................................ 34
4.4.3 NébuleusesPlanétaires...................................... 38
4.4.3.1 Extinction interstellaire vers les nébuleuses planétaires . . . . . . . . . . . . . . 40
4.4.3.2 TravauxPratiques................................... 40
5 Projet personnel 41
5.1 Listedessujets .............................................. 41
5.1.1 Hétérogénéité de surface d’astéroïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.1.2 Prévalence de certaines compositions parmi les astéroïdes binaires ? . . . . . . . . . . . . . 41
5.1.3 Hydratationdesastéroïdes ................................... 42
5.1.4 Les paires d’astéroïdes sont-elles des restes d’astéroïdes binaires ? . . . . . . . . . . . . . . 42
5.1.5 Activitédespetitscorps..................................... 42
5.1.6 Caractérisation de systèmes exoplanétaires à partir de transits . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.1.7 Transits d’exoplanètes et activité stellaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.1.8 Dynamique et composition des atmosphères des planètes géantes . . . . . . . . . . . . . . 42
5.1.9 Caractéristiques d’émission des étoiles Be . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.1.10Morphologiedegalaxies ..................................... 43
5.1.11 Détermination de l’âge des étoiles dans les amas ouverts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.1.12Etoilesvariables ......................................... 43
5.1.13 Classification spectrale des étoiles dans le diagramme HR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.1.14 Redshift de galaxies actives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.2 Lapropositiond’observation....................................... 43
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Chapitre 1
Introduction
Ce manuel vous guide à travers les différentes tâches que nous attendons de vous pendant les périodes travaux
dirigés et pratiques ouvertes sur la page Moodle du DU. Votre travail de rapport sera divisé en deux parties
distinctes : une formation commune et un projet personnel. Chacun d’entre vous rédigera un compte-rendu sur
ces deux parties. Les tâches sont décrites du chapitre 2 au chapitre 5.
Formation commune : Vous aurez accès aux données d’archive pour chaque sujets d’étude et pour différents
instruments et/ou caméras. Le lien de l’archive est : ARCHIVES . Vous devrez télécharger les données et les
analyser en utilisant les outils que l’on vous aura introduits lors des cours.
Projet personnel : Le projet personnel dont de nombreux exemples sont décrits au Chapitre 5 devra com-
porter une demande de temps d’observation argumentée tant sur le cadre astrophysique, que sur la faisabilité
et les moyens proposés pour réaliser cette observation. Vous devrez faire les observations sur l’un des télescope
de C2PU en distanciel sur le ou les créneaux qui vous seront attribués, puis réduire vos données et analyser les
paramètres physiques extraits d’un point de vue critique.
Rapport : Vous devez rédiger un rapport (tant sur la formation commune que sur votre projet personnel) ne
dépassant pas 30 pages (hors annexes, voir ci- dessous). Ce rapport doit être déposé sur le Moodle au format
PDF avant la date limite fixée.
Ce rapport doit comprendre pour chaque partie :
- une brève introduction sur ce que vous avez fait
- une description des méthodes que vous avez utilisées pour réduire les données
- les réponses aux questions posées dans le présent manuel
- les paramètres physiques, et leurs incertitudes, que vous avez déduits de vos observations et une explica-
tion sur la façon dont vous les avez obtenus
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