Uranus, observations (C.Pellier)

OBSERVER URANUS EN AMATEUR
Christophe Pellier
HST - 2004
Xavier Dupont
Réunion de la Commission des observations planétaires
Toulouse, 29 mai 2010
LES DONNEES PRO : VOYAGER 2
La sonde Voyager 2 passe Uranus en 1986.
Elle retourne des images décevantes,
montrant une planète apparemment sans
détails.
Le passage se produit au moment du
solstice d’été de l’hémisphère sud, ce qui
peut être une explication.
LES DONNEES PRO : LES ANNEES HUBBLE (à partir de
1994 et la WFPC2)
Après la correction de son optique en 1994 et
l’installation d’une nouvelle caméra, le HST
retourne régulièrement des images d’Uranus
dans le proche et moyen infrarouge qui
montrent : une région polaire sud claire,
quelques bandes, et des taches brillantes.
Images de 1994 (en haut, bande méthane) et 1998 (cicontre, image en fausses couleurs infrarouge)
LES DONNEES PRO : LES PROGRES DE
L’INSTRUMENTATION AU SOL
Grâce à l’optique adaptative
et à leur accès à
l’infrarouge, les télescopes
professionnels atteignent
aujourd’hui un très haut
niveau de résolution.
Couplés aux données HST,
les résultats ouvrent dans la
deuxième moitié des années
2000 sur une découverte
approfondie du
fonctionnement climatique
d’Uranus…
Telescopio Nazionale Galileo, La Palma. Bande H,
exp. 60 secondes
LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES
Résultats publiés par le Space Science and Engineering center (SSEC)
http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/
LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : DONNES
SPECTROSCOPIQUES DES GAZEUSES
La
spectroscopie
nous donne
des
informations
sur l’aspect
d’Uranus
© Pierre
Drossart
LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : PROFIL
ATMOSPHERIQUE
Trois courant-jet
sont à présent
connus sur
Uranus.
L’équateur est
occupé par un
faible courant
rétrograde
(contraire à la
rotation)
Dans chaque
hémisphère, un
courant-jet
prograde plus
puissant est
observé.
http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/
LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : LE
CHANGEMENT DE SAISON SUR URANUS
En raison de la
distance au Soleil
et de l’inclinaison
de l’axe de
rotation, le « temps
de réponse » de
l’atmosphère à
l’énergie solaire
est très long, peutêtre même en
décalage d’une
saison entière.
Les dernières
données laissent
envisager un
déclin de la bande
sud et une
intensification
parallèle de la
bande nord
http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/
LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : DES
DERIVES D’OBJETS SUIVIES SUR PLUSIEURS ANNEES
http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/
QUE VOIT-ON SUR URANUS : LES DONNEES DU HST
LES IMAGES BRUTES DU TELESCOPE SPATIAL HUBBLE SONT
DISPONIBLES POUR LE PUBLIC. IL EST POSSIBLE DE LES TRAITER
COMME DES DONNEES AMATEURS, ET SONT DONC POUR NOUS UNE
REFERENCE PRECIEUSE.
Généralement, il n’y a aucun détail avec des filtres vert, bleu, ou UV. Les détails
commencent à apparaître dans le rouge visible, et dominent dans le proche
infrarouge, en continuum ou bien en bande méthane.
Les résultats montrent clairement que nous avons intérêt à utiliser des filtres de
grande longueur d’onde pour avoir une chance de détecter un détail. En raison de
la faible luminosité de la planète, un filtre « R+IR » est sans doute le meilleur choix
(RG 610, W25A…)
Images du 5 septembre 2008.
© STScl. Traitement C.Pellier
LES PREMIERES TENTATIVES AMATEUR, 2004-2006
Les premiers résultants intéressants tombent dans
les années 2004-2006. A l’époque, quelques images
pros montrent que la région polaire sud est
brillante dans l’infrarouge.
Plusieurs images amateurs prises dans le rouge ou
R+IR sont cohérentes…
Résultats amateurs :
C.Pellier (droite) et
Au Pic en IR, en
R.Bosman (en bas,
2002 (ciaoût 2006)
dessous) et
2004 (ci-contre,
Cyrille
Cavadore,
orientation
inconnue)
LE TEMPS DES CONTROVERSES EN CCD : LE TRAVAIL
DES OBSERVATEURS ALLEMANDS EN 2006
Confrontés à
quelques images
montrant de
« nombreux détails »
sur Uranus, un groupe
d’observateurs
allemands entament
un important
programme
d’observations en
2006.
Parmi eux, Willem
Kivits pointe
différentes erreurs
susceptibles de
provoquer l’apparition
de faux détails (par
ailleurs concrètement
observés sur les
images).
Ci-contre le traitement
des images
Source : « Uranus campaign 2006 » par John Sussenbach
LE TEMPS DES CONTROVERSES EN CCD : LE TRAVAIL
DES OBSERVATEURS ALLEMANDS EN 2006
Suite du travail de W.
Kivits.
Ici, comment fabriquer
de magnifiques
images avec quelques
trucs sous
photoshop…
LE TEMPS DES CONTROVERSES EN CCD : LE TRAVAIL
DES OBSERVATEURS ALLEMANDS EN 2006
La question cruciale de la collimation. En raison de la petite taille d’Uranus,
un défaut de collimation peut très bien se transformer en une surbrillance sur
le disque, au foyer, qui ressemblera à la perfection à la région polaire
brillante…
Images W. Kivits
LES CONTROVERSES SUR LES OBSERVATIONS
VISUELLES MODERNES
Certaines observations récentes interrogent les observations d’Uranus. Plusieurs
observateurs visuels dessinent une ou plusieurs bandes, avec des instruments variés.
Stanislas Maksymowicz, par exemple, insiste sur la capacité d’instruments de bonne qualité
à détecter les faibles niveaux de contraste nécessaires.
Les images CCD amateurs ne montrent rien qui soit cohérent avec les dessins mais leur
piètre qualité objective les rend vulnérables à la critique.
Seules les images du HST offrent actuellement un repère fiable, car il est l’unique
instrument professionnel à publier des images dans les longueurs d’onde visibles
(correspondant au domaine amateur)
S. Maksymowicz
6 dec. 2009
LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS
D’URANUS
1° : FONDER SON TRAVAIL SUR DES REFERENCES
SOLIDES
Les caractéristiques d’Uranus en tant qu’astre (très petite taille et faible
luminosité) et le faible contraste de ses détails font qu’une image amateur
(dessin ou CCD) peut difficilement « faire foi » seule.
Les observations exigent donc une travail de crédibilité que d’autres planètes
ne connaissent pas à ce point (Mars, Jupiter…).
La démarche la plus sûre de ce point de vue reste une tentative de détection de
détails dont l’existence réelle ne fait pas de doute (ex : la région polaire sud
d’Uranus en 2004-2006).
Dans tous les cas, les images du HST peuvent être considérées comme la
référence ultime.
Des observations cohérentes entre plusieurs observateurs apportent également
une valeur ajoutée à toute donnée « suspecte ».
LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS
D’URANUS
2° : SOIGNER LA TECHNIQUE
• Une qualité optique primordiale dans le cas du télescope : elle détermine tout
simplement la possibilité même d’obtenir une image lisible
• Une collimation la plus précise possible est un pré-requis incontournable
avant chaque séance d’observation
• Utiliser de préférence une caméra à capteur noir et blanc. Les caméras
couleur peuvent produire un certain nombre de « déchets d’image » de petite
échelle (chromatisme, etc.) qui dans le cas d’Uranus en raison de sa petite taille
peuvent facilement passer pour des détails (de nombreux cas visibles sur le
web)
LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS
D’URANUS
2° : SOIGNER LA TECHNIQUE
• Utiliser un filtre de grande longueur d’onde. Un filtre rouge+infrarouge reste le
meilleur outil, car c’est là qu’Uranus montre le plus de détails, et il transmet
encore une bonne quantité de lumière
• Noter l’orientation de l’image. Sans possibilité de savoir comment l’image est
orientée, l’analyse sera rendue hasardeuse. Sur une image CCD, faire filer la
planète pour obtenir les directions « précédente » et « suivante ». Faire
attention aux inversions est/ouest ou sud/nord non prévues. Faire une image
des satellites apporte également une bonne sécurité.
Retraitement de l’image
de Richard Bosman déjà
présentée. L’originale
était inversée est/ouest,
la bonne orientation a
été retrouvée grâce aux
satellites…
LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS
D’URANUS
3° : TRAITER CORRECTEMENT SES IMAGES
• L’acquisition : étant donné la distance d’Uranus, et le fait que les détails
potentiellement visibles sont des bandes, il ne semble pas nécessaire de faire
très attention à la durée de capture. On pourra donner une priorité au rapport
signal/bruit, si important pour faciliter l’application de filtres de traitement.
• Les filtres de traitement : en raison de sa petite taille et du rapport signal/bruit
couramment assez faible, Uranus supporte très mal le traitement. Il faut garder
à l’esprit que les artefacts de traitement apparaissent très vite.
• Il faut éviter de « trafiquer » les images. Pas de traitement cosmétique ayant
pour but d’enjoliver l’image (agrandissements déraisonnables, etc. cf. W.Kivits)
• La couleur : pour des images en couleur, la bonne teinte est plus verdâtre que
bleue, en accord avec les données spectroscopiques (cf graphique vu
auparavant)
LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS
D’URANUS
4° : APPLIQUER DES TESTS DE COHERENCE
En cas de détail suspecté, des tests de cohérence peuvent être conduits pour
savoir si l’information « résiste ».
• Dérouler les tests d’artefact habituels : faire plusieurs images avec le même
filtre (le détail réel se maintient) et des images avec différents filtres (le détail
disparaît ou bien évolue)
• Surtout, le test de la rotation de caméra semble le plus incontestable. Tout
détail visible sur une image doit logiquement tourner avec la caméra.
Ainsi, en utilisant par exemple le filtre R+IR, on fera deux couples d’images à
quelques temps d’intervalle, avec dans chacun des deux couples deux
orientations différentes de la caméra.
Exemple de test…
UN EXEMPLE DE SEANCE D’OBSERVATION TRAVAILLEE
MAIS NON CONCLUANTE…
Idée de départ : booster le rapport signal-bruit en additionnant
des captures sur une heure de temps avec le filtre R+IR.
Le seeing était très bon. Avec le RG 630, les images brutes
étaient parfois très nettes, avec un bord bien dessiné.
Les résultats ne sont pas
concluants. L’addition des trois
images RG 630 montre des taches
sombres qui n’apparaissent pas
avec les autres filtres… mais qui
ne ressemblent à rien de connu !
La surbrillance visible en bas à
gauche, elle, est clairement le
résultat d’un défaut de collimation
identifié avant la séance. Elle n’est
pas cohérente avec l’orientation du
disque.
LES ANNEAUX SONT-ILS OBSERVABLES EN AMATEUR ?
Les anneaux sont
détectés par le HST
dans le proche IR
accessible aux
amateurs. La
différence d’éclat et
leur proximité avec le
globe rend leur
détection avec nos
moyens difficile, mais
peut-être pas
impossible…
Les résultats sont
meilleurs dans une
bande méthane (CH4,
points bleus) que dans
le continuum
Infrarouge
IR 807
Astronomik
Images 30 août 2005 (De
équivalent à 2010)
CH4
Custom
Scientific
L’APPARITION 2010 D’URANUS
Une apparition relativement favorable pour l’hémisphère nord
• Opposition le 21 septembre 2010
• Diamètre apparent 3,7 secondes d’arc, magnitude visuelle +5,7
• Déclinaison terrestre (De) 10°8 N
• Déclinaison céleste -1°2, juste en-dessous de l’équateur céleste…
mais en concurrence directe avec Jupiter qui sera juste à côté !
• Altitude à Paris 40°… et 45° à Toulouse 