mesure du transit de HAT p 37b - astronomie par jean claude Mario

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La détection du transit d'une exoplanète devant son étoile faisait partie
d'une manipulation que j'avais à cœur de réaliser , car lorsque j'ai commencé
l'astronomie aucune exoplanète n'avait jamais été détectée ,cela faisait
uniquement l'objet d'hypothèses , ensuite lorsque les premières planètes
extra-solaires furent découvertes , elles sont restés la chasse gardée des
grands télescopes .
Aujourd'hui avec l'amélioration des capteurs numériques , des logiciels de
pilotage , et des logiciels de traitement d'image , les mesures de transit sont
accessibles au monde amateur , c'est passer du phantasme d'hier à la réalité
d'aujourd'hui.
Méthode photométrique :
Lorsque ont parle de photométrie , ont entend par là mesure de la quantité
de lumière par un capteur électronique derrière un imageur , la méthode
photométrique employée est "relative" c'est-à-dire que l'on mesure la quantité
de lumière d'une étoile par rapport à une autre , ou plus précisément par
rapport à plusieurs autre réputées non variables.
Elle est suffisante pour donner des résultats sur des exoplanètes .
Pour réussir le mesure du transit d'une exoplanète , je me suis tout d'abord
exercé sur des étoiles variables de type rr lyrae , elles ont des périodes de
l'ordre de la journée ,et des amplitudes de l'ordre de 1 mag , ce qui permet
donc d'obtenir une courbe de lumière sur 4 ou 5 heures d'acquisition.
Pour une grande partie ,l 'entraînement consiste donc à maîtriser
parfaitement son matériel , c'est-à-dire connaître le champ de sa chaîne
optique , savoir en fonction de la magnitude de la cible , quel temps de pose il
faut appliquer ,avec quels filtres , il faut également se familiariser avec les
logiciels de réduction photométriques etc….
Je précise que la partie traitement d'image est indispensable , elle est
identique à l'imagerie "traditionelle" ( réalisation des DARKS , OFFSETS ,
FLATS ) , de plus lors des acquisitions l'autoguidage est pratiquement
indispensable afin de suivre l'étoile sur plusieurs heures sans dérives dans le
champ.
Une fois ceci acquis pour une étoile variable , on peut passer aux

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exoplanètes , pour ces dernières les ordres de variation de mag sont bien
moindre : 0.02 mag pour les plus grandes amplitudes ,
Ont peut choisir la cible sur le site de l’ Exoplanet Transit Database (
http://var2.astro.cz/ETD/predictions.php ) ,
c'est un site qui donne des éphémérides sur les transits observables en
fonction de vos coordonnées géographiques , on verra plus loin que l'on pourra
également y envoyer les résultats de mesures réalisées.
Une fois la cible choisie dans mon cas HAT P 37 b ( étoile de mag 13 dans le
Dragon) on pointe le télescope dessus au moins une heure avant le transit
afin d'avoir une partie de la courbe plate avant la descente en luminosité ; les
mesures doivent donc se poursuivre une heure après pour les mêmes raisons.
Pour ce qui est des acquisitions, j'utilise une caméra CCD avec un capteur
monochrome les points importants à respecter sont :
• Ne pas saturer l'étoile cible ,typiquement pour une dynamique de 16 bits
, 65 536 ADU , il faut rester sur un flux de l'étoile cible entre 40 000 et
50 000 ADU (attention pour les caméras anti blooming , une mesure de
linéarité est nécessaire)
• L'intérêt d'avoir un flux important sur l'étoile cible est de limiter le
rapport signal / bruit , plus il est grand , meilleures sont les incertitudes
de mesure.
• Il est possible de défocaliser très légèrement l'image , afin d'étaler le flux
de l'étoile sur plusieurs pixels.
• Le temps de pose doit être de plusieurs secondes afin d'intégrer le
turbulence.
• Il est possible d'utiliser un filtre ou non , dans les filtres classiques ,
l'utilisation du filtre rouge est recommandé , cela permet d'augmenter le
temps de pose , et "d'uniformiser" le ciel entre les bases élévations et le
zénith.
• Comme dit précédemment l'autoguidage doit être actif.
• Dans mon cas j'ai pris des poses de 120 secondes , avec un C8 et
réducteur de focale 0.63 , la caméra est une SBIG ST 2000.
Ensuite une fois les acquisitions faites , il faut donc réaliser un traitement
technique sur les images (dark , offset, et flat) , registrer les images c'est-à-dire
les recadrer les unes par rapport aux autres , et passer ces images dans un
logiciel de photométrie .
Pour ma part j'utilise Muniwin (http://c-munipack.sourceforge.net/ ), c'est un
excellent logiciel qui permet à la fois la partie traitement d'image et
photométrie. Un tutoriel très bien fait par jean phillipe ami du forum webastro
est disponible et sera d'une grande aide:
http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=99244

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A noter que pour le choix des étoiles de comparaison , il est conseillé de
choisir des étoiles de proches magnitudes et d'indice de couleur similaire.
Une fois l'analyse des mesures réalisés par le logiciel , on obtient une courbe
de lumière de la cible par rapport à une "super étoile" constituée de plusieurs
étoiles de références non variables bien sur.
Une autre courbe donne la différence de lumière entre les étoiles de
comparaison et une étoile test , cette courbe doit être proche d'une courbe
plate.
Voici le résultat du transit observé le 21 Juillet (courbe sortie du logiciel
Muniwin) :
En abscisse c'est la date julienne , en ordonné , la différence de flux entre la
super étoile de comparaison et la cible.
Une fois cette opération faite , on peut soumettre ces mesures sur le site de
l'ETD , elles seront analysées et intégrées dans la base de donnée.
Voici donc le résultat :

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La courbe de lumière est bien visible et correspond parfaitement aux
prévisions de l'ETD , tant en termes d'amplitude que de chronologie.
La 2eme courbe est relativement plate , ce qui indique que les mesures
semblent correctes.
Voici enfin l'image du champ avec la sélection de la cible et des étoiles de
référence :

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A noter que l'utilisation d'une caméra CCD n'est pas indispensable , des
amateurs ont déjà détectés des transits avec des APN, de beaux résultats en
perspective…
Jean Claude Mario.