Observations et datations précises des occultations stellaires

Observations et datations
précises des occultations stellaires
Méthode visuelle
Philippe Bernascolle
www.boulines.com
Résumé :
Ce document présente les différentes étapes : préparation, observation,
dépouillement et diffusion des résultats, du protocole expérimental que j’utilise pour
l’observation visuelle et la datation précise des occultations stellaires par des
astéroïdes.
Mots clés :
Datation précise – Occultations – Astronomie – EAON – Euraster – Planocult –
Astéroïdes – GPS – Horloge parlante

Observation visuelles des occultations
P. Bernascolle Février 2008 Page 2
Sommaire
1 Introduction ____________________________________________________________3
2 Objectifs _______________________________________________________________3
3 Prédictions _____________________________________________________________4
3.1 Les prédictions initiales ____________________________________________________ 4
3.2 Les prédictions de dernière minute___________________________________________ 4
3.3 La carte de prédiction______________________________________________________ 5
4 Matériels_______________________________________________________________6
4.1 L’instrument _____________________________________________________________ 6
4.2 Le capteur _______________________________________________________________ 7
4.3 La base de temps__________________________________________________________ 7
4.4 L'enregistrement__________________________________________________________ 7
5 Protocole expérimental ___________________________________________________8
6 Dépouillement _________________________________________________________10
6.1 Le temps de réaction______________________________________________________ 11
6.2 Les incertitudes__________________________________________________________ 11
7 Publication des résultats _________________________________________________12
8 Conclusions ___________________________________________________________13
9 Bibliographie __________________________________________________________13
9.1 Livres utiles _____________________________________________________________ 13
9.2 Utilitaires disponibles sur Internet __________________________________________ 13

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1 Introduction
L'observation d'une occultation stellaire par un astéroïde consiste « simplement » à
dater les instants de passage d'un astéroïde devant une étoile.
Considérons l'étoile comme ponctuelle. L'astéroïde possède un certain diamètre
apparent, l'étoile va disparaître brutalement pendant quelques secondes à quelques
dizaines de secondes... puis réapparaître.
Comme pour une éclipse totale de Soleil, le phénomène ne sera observable qu'à
l'intérieur d'une bande d'occultation, représentant la trajectoire de l'ombre de
l'astéroïde sur la surface de la Terre. De part et d'autre de cette bande, l'astéroïde
n'occultera pas l'étoile.
Connaissant la vitesse apparente de l'astéroïde, la durée de disparition de l'étoile (en
secondes) sera directement reliée à une dimension sur l'astéroïde (en kilomètres).
Les temps précis de disparition et de réapparition seront nécessaires pour
positionner cette mesure dans l'espace et assembler ainsi les observations en
provenance de différents observateurs.
2 Objectifs
Comme on vient de le voir, l'observation d'une occultation stellaire permet de réaliser
une mesure des dimensions d'un astéroïde.
Cette mesure a deux grandes qualités :
1. Elle est directe : c'est à dire qu'on ne fait pas d'hypothèse sur les propriétés du
corps mesuré comme c'est le cas avec d'autres méthodes (radiométrie
infrarouge, photométrie...).
2. Elle est très précise : la vitesse angulaire apparente d'un astéroïde de la ceinture
principale est de l'ordre de 30 secondes d'arc par heure. Si la précision du
chronométrage de l'occultation est de 0,1 seconde (c’est l’objectif de précision à
atteindre), la précision angulaire correspondante est alors meilleure que la
milliseconde d'arc (mas).
A titre de comparaison, la résolution que peuvent atteindre, en imagerie directe, un
télescope de 2,40 mètres spatial ou un de 8 mètres terrestre avec optique adaptative
est de 40 à 50 mas.
La mesure obtenue par un seul observateur est appelée une corde. Elle représente
en effet un seul segment, mesuré d'un bord à l'autre du contour de l'astéroïde.
Si plusieurs observateurs observent depuis différents endroits dans la largeur de la
bande d'occultation, on obtient plusieurs cordes, de différentes longueurs,
correspondant à différents segments parallèles traversant le contour de l'astéroïde.
Si les observateurs sont très nombreux, on va obtenir le profil complet de l'astéroïde,
véritable « photographie » de son contour au moment de l'occultation, avec ses
creux et ses bosses.

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Plusieurs profils obtenus lors de différentes occultations par le même objet
permettront enfin d’en construire un modèle en trois dimensions.
L'observation d'une occultation stellaire par un astéroïde permet également :
• D’améliorer la connaissance de l'orbite de l'astéroïde. Si la position de l'étoile est
connue avec précision, on va pouvoir assimiler cette position à celle du centre de
l'astéroïde au moment de l'événement, et obtenir un point astrométrique
extrêmement précis (meilleur que 10 mas).
• De détecter des astéroïdes binaires. L'observation d'une étoile alors qu'un
astéroïde croise à proximité de la ligne de visée est un moyen de scanner
l'espace autour de l'astéroïde. Une disparition secondaire peut alors être
détectée, révélant la présence d'un satellite de l'astéroïde.
3 Prédictions
Avant d'observer une occultation stellaire, encore faut-il prédire l'événement. On peut
diviser actuellement les prédictions en deux types.
3.1 Les prédictions initiales
Elles sont réalisées longtemps à l'avance avec les données orbitales des astéroïdes
disponibles, données qui ne sont pas forcément très précises. Mais l'objectif est ici
de recenser l’ensemble des événements, sans traitement individuel fastidieux. C'est
ce genre de prédictions que produit annuellement Edwin Goffin pour le monde entier,
ou que l'on peut faire soi-même avec le logiciel WinOccult.
Les prédictions d'Edwin Goffin pour l'Europe sont accessibles sur la page de Ludek
Vasta. Jean Schwaenen produit sur le site de l'EAON des prédictions avec des
données astéroïdales mises à jour peu de temps avant l'occultation. On trouve enfin
sur Euraster les prédictions pour la France.
3.2 Les prédictions de dernière minute
Il s'agit de mises à jour des prédictions existantes, optimisées parfois jusqu'à la veille
de l'événement. Elles sont plus fastidieuses à réaliser et ne sont effectuées que pour
des événements particulièrement intéressants.
L'objectif est ici de donner la prédiction la plus fiable possible. Le calculateur se
procure des mesures astrométriques récentes de bonne qualité pour l'astéroïde et
pratique une sélection parmi les mesures historiques. Il reconstruit alors une orbite
personnalisée à partir de ces données, cette orbite est de meilleure qualité que celle
obtenue directement depuis une base de données orbitales. Il recalcule enfin la

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prédiction avec la position astrométrique de l’étoile la plus adéquate, et publie le
résultat avec une incertitude pour la trajectoire obtenue qui est la combinaison des
incertitudes sur les positions de l'astéroïde et de l'étoile.
Les mises à jour des occultations européennes sont accessibles sur le site dédié aux
occultations dans le monde de Steve Preston.
Lorsque une mise à jour existe pour un événement donné, elle prime évidemment
sur la prédiction initiale. Si aucune mise à jour n'est disponible, on doit se contenter
de la prédiction de base. L'incertitude sur la position de la trajectoire de l’ombre sera
alors plus grande.
3.3 La carte de prédiction
Voici pour l’exemple la prédiction de l’occultation d’une étoile de magnitude 8.4 par
l’astéroïde 856 Backlunda le 16 février 2008 :