Mesurer des galaxies spirales - Eu-HOU

Exercice 2 : Mesurer des galaxies spirales
3.1 Les grandes lignes du projet
voir sur le site (login et mot de passe nécessaires)
3.2 Instructions pour le projet
Sommaire des activités :
Planifier : Vous décidez quelles galaxies vous allez observer et quand vous allez les observer
Observer : Vous utilisez le télescope (en temps réel ou hors-ligne) pour obtenir des images
JPEG des galaxies spirales dans différentes bandes passantes (couleurs). Une image avec
toutes les couleurs (composée) est également obtenue.
Commenter : Vous imprimez les images de chaque galaxie et commentez en termes
scientifiques leur composition, en incluant dans votre commentaire les différences entre les
images en couleurs différentes.
Mesurer : Vous utilisez alors le logiciel « JPEG Viewer » pour effectuer en toute simplicité
des mesures d’une galaxie, par exemple comment les bras spiraux sont disposés dans une
galaxie spirale.
Classifier : Vous classez vos galaxie en utilisant une forme modifiée du schéma de
classification de Hubble. Vos mesures vous aideront à classifier correctement vos galaxies.
Evaluer : Vous évaluez vos résultats, commentez tout ce qui a bien marché et tout ce qui a
mal marché, trouvez des explications aux résultats anormaux et suggérez des raisons et des
solutions.
Les images requises
Pour ce projet, les images peuvent être obtenues soit en temps réel soit hors-ligne.
Vous devez prendre, pour chaque galaxie à mesurer et classifier au minimum une image avec
les filtres de bandes passantes V et R (vert et rouge), afin qu’une image en trois couleurs
puissent être créée. En outre, prendre des images en utilisant des filtres différents, pouvant
aussi bien inclure U (ultraviolets) et I (infrarouges), vous permettra de comparer les
proportions de chaleur dans les différentes parties de la galaxie : bleu pour les étoiles jeunes
et plus jaunes pour les étoiles plus vieilles et plus froides.
Les images JPEG pour chaque bande passante vous sont renvoyées directement par le logiciel
du télescope, ainsi qu’une image JPEG contenant toutes les couleurs.
Ces images JPEG sont suffisantes pour observer et classifier une galaxie. Cependant, si vous
désirez effectuer le processus complet requis pour produire une image astronomique de haute
qualité pour l’Atlas Faulkes des Galaxies Proches, vous devrez utiliser les fichiers FITS qui
vous sont renvoyés plusieurs heures après votre session d’observation. Les détails sont donnés
dans un projet séparé.

Planification détaillée
1. Choisir les bonnes galaxies
Idéalement elle doit être ni trop petite ni trop grande par rapport au champ de vision et
suffisamment brillante pour donner une image correcte selon les choix appropriés de temps
d’exposition. Une liste de galaxies convenables peut être téléchargée sur la page ressources de
ce projet, ainsi qu’un planning d’observation –feuille de calcul montrant quelles galaxies sont
visibles selon le moment.
2. Choisir l’instant d’observation
Les bonnes images d’objets célestes lointains comme les galaxies ne peuvent être obtenues
uniquement lorsque la luminosité du ciel est faible. De telles conditions sont appelées
« photométriques » car elles sont idéales pour réaliser des mesures de luminosité des objets.
Pour observer avec les Faulkes Telescopes sous des conditions photométriques vous devez
choisir un moment où la Lune n’est pas là et quand la nuit est complète.
3. Choisir les bons filtres
Pour obtenir une image en couleurs réelles vous devez produire des images utilisant les filtres
bleu, vert et rouge (B, V et R). Ce sont des filtres à large bande car ils permettent le passage
de longueurs d’onde centrées sur les parties bleues, vertes ou rouges du spectre.
Cependant, vous pourrez également vouloir utiliser le filtre ultra-violet (U) pour montrer plus
clairement toutes les régions lumineuses comportant de jeunes étoiles bleues brillantes. De
même pour le filtre infra-rouge (I) pour montrer plus précisément les vieilles étoiles froides.
4. Choisir les bons temps d’exposition
Après avoir choisi quand observer, et à travers quels filtres, vous devrez ensuite décider
combien de temps observer une galaxie à travers chaque filtre. Le logiciel du télescope vous
aidera à faire ce choix.
5. Planifier votre « plage » d’observation
Etablissez un emploi du temps d’observation tenant compte du temps requis pour chaque
exposition et du temps requis par le télescope pour passer d’une galaxie à une autre.
Soumettez celui-ci au centre de control du télescope et réservez votre « plage » d’observation.
6. Sauvegarder les images
Sauvegardez les images JPEG que vous avez obtenues durant votre session d’observation
dans un répertoire sur votre ordinateur.

Commenter
7. Etude des images
Vous pouvez utiliser les images JPEG prises dans les différentes couleurs, mais vous
pouvez également utiliser les images avec toutes les couleurs.
Si vous voulez effectuer ultérieurement votre analyse, c’est possible en utilisant JPEGs,
une autre possibilité est d’utiliser le logiciel de traitement d'image astronomique pour voir les
fichiers complets de données (FITS files). L’avantage est que vous pouvez sélectivement faire
ressortir différents aspects de l’image d’une galaxie dans l’ordre souhaité pour l’étude. Vous
pouvez, par exemple, augmenter la brillance de certaines régions sombres de l’image afin de
pouvoir voir clairement d’autres régions de la galaxie. Cependant, ceci saturerait la région
centrale brillante dans laquelle on ne pourrait plus voir les détails, ainsi vous pourriez
également vouloir changer les réglages de telle manière que des détails dans ces régions
puissent être étudiés.
Etude des images FITS de galaxies
Assurez vous que vous sauvegardez les images originales et les images traitées. Dans certains
cas, vous pouvez penser qu’il est bon de traiter une image de différentes façons pour faire
ressortir différents aspects ( par exemple dans une galaxie, des détails de régions peu
lumineuse et ceux de régions brillantes)
8. Imprimer les images
Vous trouverez utile de les imprimer afin de pouvoir les étudier plus aisément. Ceci vous
permettra également de leur adjoindre des commentaires appropriés pour l'inclusion dans un
rapport écrit, si nécessaire.
Conseil : Si vous le pouvez, utilisez une imprimante photographique de qualité et haute
résolution ou du papier photographique de qualité, vous obtiendrez un bien meilleur résultat
qu’avec une imprimante commune et un papier ordinaire.
9. Analyse des images
Examinez les images attentivement, observez en particulier les aspects suivants :
* Si vous pensez que c’est une galaxie elliptique ou une galaxie à disque ( comme une galaxie
spirale) qui est aplatie comme un disque, ou si c’est trop difficile de le déterminer comme
c’est parfois le cas.
* Si la galaxie est une galaxie à disque, si elle est de face par rapport à vous ou inclinée.
* Si c’est une galaxie spirale :
- si elle est barrée ou non
- le nombre de bras spiraux, leur longueur, et comment ils sont étroitement enroulés
- si les bras spiraux sont clairement définis ou d’aspect vague et déchiqueté
- les régions où il y a beaucoup d’étoiles bleues, brillantes, chaudes et jeunes
- les régions où il y a beaucoup de nuages de poussière sombre
- les régions « H2 » qui sont rougeoyantes car l’hydrogène ionisé rougeoie à cause des
étoiles jeunes et chaudes voisines dégageant des doses copieuses de rayonnement ultra-violet
- les amas globulaires qui contiennent de vieilles étoiles jaunes
- tout autre aspect que vous pensez intéressantes à préciser.

Mesurer la taille d’une galaxie
10. Utiliser le logiciel JPEG Viewer pour effectuer des mesures
Les détails pour utiliser ce logiciel sont donnés dans des instructions séparées qui peut être
téléchargée à partir de la page ressource du site.
Mesurez la taille angulaire de la galaxie et tout aspect important ( un renflement central, un
nuage de poussière sombre,…) en arc minutes ou arc secondes ( celle qui est la plus
appropriée).
Si vous connaissez la distance de la galaxie ( en années-lumière ou en parsec), entrez les dans
le logiciel et il calculera la taille actuelle de la figure (en années-lumière ou en parsec).
Le logiciel « JPEG Viewer » peut aussi effectuer des mesures simples des proportions de
votre galaxie. Par exemple :
- le diamètre du disque visible de la galaxie aussi bien en minutes d’arc qu’en millions
d’années-lumière.
- le diamètre du bulbe central et son rapport au diamètre du disque
- la longueur et la largeur d’une quelconque barre
Mesurer les bras spiraux
11. Utiliser JPEG Viewer pour mesurer les bras spiraux
Les détails pour utiliser ce logiciel sont donnés dans des instructions séparées qui peut être
téléchargée à partir de la page ressource du site.
Utiliser le logiciel pour ajuster les spirales logarithmiques aux bras spiraux de votre galaxie et
trouver l’angle « pitch angle » qui indique le resserrement des bras spiraux. Par l’angle avec
le centre de la galaxie, on peut aussi mesurer la longueur des bras spiraux (Si la galaxie est
inclinée, vous devez d’abord mesurer l’angle d’inclinaison ou « viewing angle »
Un bras spiral serré doit avoir un angle de 10° ou un peu moins, si le bras est assez ouvert,
l’angle est de 20° ou un peu plus. La décision de la classification de la galaxie d’après le
schéma de Hubble dépend de la façon dont la galaxie est inclinée ainsi que le fait de savoir si
les bras spiraux sont longs et bien définis ou courts et déchiquetés.
Si c’est une galaxie spirale, mesurez la façon dont les bras spiraux sont enroulés.
Classifier
12. L a classification de Hubble
Utiliser les informations précédentes pour décider, pour chacune de vos galaxies, dans quelle
mesure elle correspond aux propriétés publiées dans la classification de Hubble. Comme il y a
plusieurs variations modernes du schéma originel de Hubble, un guide adapté à cet exercice a
été écrit pour vous.
Celui-ci peut être téléchargé à partir de la page ressource de ce site.

Evaluer
Commentez toutes les sources d'erreur dont vous vous rendez compte pour améliorer
n’importe quel aspect de l’exercice abordé au cours de votre travail tant pour les observations
que pour les mesures.
Approfondissement
Profils de luminosité surfacique
Le relevé des profils de luminosité surfacique est une recherche indépendante. Si vous
souhaitez le faire pour quelques unes des galaxies que vous avez mesurées et classifiées ( il
est inutile de refaire le travail précédent)
Atlas Faulkes des galaxies proches (FANG)
Si vous voulez produire des images couleur de haute qualité de vos galaxies, vous pouvez
utiliser un long temps d’exposition (par exemple 5 minutes) pour chaque filtre ou (mieux)
prendre plusieurs images couleur d’une minute pour chaque filtre et les combiner en utilisant
le logiciel « stack ». Les images haute qualité ainsi obtenues peuvent contribuer à l’ Atlas
Faulkes des galaxies proches (FANG) , atlas d’images de galaxies pleine couleur qui peut être
utilisé aussi bien par des professionnels que par des amateurs. Pour beaucoup de galaxies, ces
images seront les premières haute qualité en couleur jamais obtenues.
Ce travail effectué, les images seront rassemblées dans un livre qui sera non seulement très
esthétique mais aussi d’une grande valeur scientifique. En ligne, comme dans le livre, le nom
de l’école et des personnes qui ont obtenu et traité les images seront cités.