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shelyak Lhires III Guide Utilisateur

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Guide Utilisateur
Shelyak Instruments
Les Roussets
38420 Revel / France
Phone: +33.476.413.681
http://www.shelyak.com
Email: contact@shelyak.com
Référence DC0003A
Décembre 2006
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Sommaire des Matières pour shelyak Lhires III

  • Page 1 Guide Utilisateur Shelyak Instruments Les Roussets 38420 Revel / France Phone: +33.476.413.681 http://www.shelyak.com Email: contact@shelyak.com Référence DC0003A Décembre 2006 Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 1 / 66...

  • Page 2: Table Des Matières

    4.1 -Spectres de lampes de référence............23 4.2 -Spectre solaire...................23 5)Sur le terrain.................... 25 5.1 -Opérations à faire de jour..............25 Monter le Lhires III sur le télescope............25 Focaliser la caméra de guidage..............25 Focaliser le télescope................26 Focaliser la caméra d'acquisition.............. 26 5.2 -Procédure standard d'acquisition............
  • Page 3 Des étoiles encore bien mystérieuses............62 9.3 -Ressources & Bibliographie..............63 10)Aide / Support..................64 11)Références..................... 65 11.1 -Livres..................... 65 11.2 -Liens web..................65 Général....................65 Logiciel....................66 Spectro-héliographie................66 Projets....................66 Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 3 / 66...

  • Page 4: Introduction

    1) Introduction Ce document vise à vous aider à démarrer en spectrographie et à utiliser votre Lhires III. Il inclut les réglages de l'instrument, les premières étapes pour acquérir un spectre et le traiter, et quelques exemples de projets d'observation.

  • Page 5: Généralité Sur Le Lhires Iii

    2) Généralité sur le Lhires III 2.1 - Eléments techniques Lhires III est un spectrographe optimisé pour la spectrographie haute-résolution à partir de télescopes amateurs. La pouvoir de résolution l/Dl est de 17000 dans le rouge, ce qui permet de résoudre des détails spectraux plus petits que 0,4 angstrom au voisinage de la raie Halpha de...
  • Page 6 éléments distincts. L'instrument est ainsi compact et relativement économique à produire. Le poids de Lhires III sans la caméra est moins de 1,6 kg.
  • Page 7 All visual domain in # images Limiting magnitude Table: paramètres selon le réseau utilisé (simulateur ETCL: 200mm f/10, fente de 30µm, caméra CCD KAF0400, pose de 1h, ratio Signal/Bruit de 100) Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 7 / 66...
  • Page 8 CCD refroidie aura les performances nécessaires. Quelques applications peuvent être couvertes avec des caméra vidéo par exemple, c'est le cas par exemple de l'observation solaire (Lhires III peut être aisément convertie en spectrohéliographe pour observer la chromosphère solaire). L'usage d'un oculaire pour observer le spectre visuellement est aussi possible.

  • Page 9: Performance

    Le nombre de pose élementaires est aussi demandé. Ici il est de 12, ce qui signifie que la durée d'une pose élémentaire est de 300 secondes (12 x 300 = 3600 s). Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 9 / 66...
  • Page 10 300, 150 traits/mm). La largeur de la fente d'entrée est de 25 microns, une valeur typique avec Lhires III. Mais vous pouvez choisir une fente plus étroite (20 µm) ou plus large (30 µm). La largeur de fente agit sur la résolution spectrale et la transmission optique globale Ts (0,059 dans l'example, soit environ 6%).
  • Page 11 (noter que ETCL ne simule pas les raies spectrales). Les paramètres "Caméra" sont typiques d'une caméra équipée d'un KAF-0400 (Kodak). Noter qu'il faut ajuster la valeur du rendement quantique en fonction de la longueur d'onde. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 11 / 66...
  • Page 12 Le tableur retourne aussi le nombre de photons reçu de l'astre au dessus de l'atmposphère, le rendement global (il inclu celui du détecteur). On trouve ici un rendement de 2,1%, ce qui peut paraitre faible, mais qui est un ordre de grandeur caractéristique en spectrographie: Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 12 / 66...
  • Page 13 S/N=50 in 1 h S/N=100 in 1 h exposure exposure Telescope D=128 mm F/D=8 Telescope D=200 mm F/D=10 Telescope D=280 mm F/D=10 Telescope D=355 mm F/D=11 Telescope D=600 mm F/D=8 Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 13 / 66...
  • Page 14 Telescope D=128 mm F/D=8 10.4 Telescope D=200 mm F/D=10 10.7 Telescope D=280 mm F/D=10 11.0 10.2 Telescope D=355 mm F/D=11 11.2 10.4 Telescope D=600 mm F/D=8 12.1 11.3 Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 14 / 66...

  • Page 15: Réglage Du Lhires Iii

    La largeur de la fente est un point crucial de l’instrument: c’est elle qui détermine la résolution des spectres que vous pourrez obtenir avec le Lhires III. La largeur « nominale » de la fente est de 25 µm. Au-dessus, vous perdrez en résolution… et en dessous, vous ne gagnerez plus rien, mais vous perdrez en flux.

  • Page 16: Visualiser Le Spectre Du Soleil

    Si vous monter le Lhires III sur un instrument, pointez alors le ciel bleu ou un nuage mais ne pointez pas sur le Soleil directement.
  • Page 17 ! Repérez bien la position de la butée qui correspond à cet ordre zéro (dans mon cas 3,10mm) – vous gagnerez du temps par la suite. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 17 / 66...

  • Page 18: Ajuster Le Miroir De Guidage

    : C’est dans cette zone que l’on devra par la suite faire passer la lumière de l’étoile observée ! Dans l’absolu, on pourrait très bien garder Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 18 / 66...

  • Page 19: Caméra De Guidage

    A ce stade, le réglage est terminé. Vous pouvez retirez les morceaux de papier qui ● matérialisent la fente… mais vous pouvez aussi les conserver, pour les réglages suivants ! Caméra de guidage Fente OK Fente pas OK Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 19 / 66...

  • Page 20: Ajustement Du Miroir Principal

    Si l’angle est trop petit, alors on s’expose à un vignettage (perte de flux). S’il est trop grand, le faisceau s’éloignera trop de l’axe optique, au détriment de la qualité (le doublet collimateur utilisé dans le Lhires III est d’autant moins affecté par des problèmes de chromatisme que l’on travaille à proximité de l’axe optique).

  • Page 21: Vis D'ajustement Du Miroir Principal

    Si la position du centre de la fente reste inchangée dans l’image à ces deux positions, vous n’avez rien à faire : votre Lhires III est prêt à affronter le ciel. Dans le cas contraire, il faut corriger la position du réseau – ça se fait par étapes successives: Démonter le support de réseau.
  • Page 22 êtes, la position du centre de la fente dans l’image CCD : C’est à cet endroit que devra se trouver votre spectre par la suite! Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 22 / 66...

  • Page 23: Votre Premier Spectre

    Idéalement avec un Appareil Photographique Numérique (APN) réflex en utilisant la bague T adaptée ou bien avec une caméra CCD ou une webcam, pointer le Lhires III vers le Soleil (sans télescope ou lunette) ou vers le ciel bleu ou nuageux. Si le Soleil est bien brillant, il est possible de mettre devant l'entrée du spectrographe un papier calque pour diffuser la lumière.
  • Page 24 Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 24 / 66...

  • Page 25: Sur Le Terrain

    Note: la nuit, on peut faire de même en allumant la lampe Néon et en amenant le néon proche de la fente. Faire la focalisation sur les bords de la fente et les poussières/rayures sur la surface de la fente. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 25 / 66...

  • Page 26: Focaliser Le Télescope

    Notez que si vous observez à une autre longueur d’onde (en tournant le réseau par la butée ● micrométrique), pour pouvez être amené à reprendre ce réglage de focalisation. Note: ce réglage peut aussi se faire sur le spectre solaire mais ce sera moins précis. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 26 / 66...

  • Page 27: Réglage Du Doublet

    5min à 10min sont bien adaptés; il n'est pas rare de faire un temps de pose total de 1h, soit une douzaine de poses unitaires. Prendre 3 spectres du Néon, éteindre la lampe et l'enlever de la fente ● Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 27 / 66...

  • Page 28: Etoile De Référence (Altair)

    «masters» avec une fonction médiane. Etoile de référence (Altair) Neon – série 1 - Altair Spectre – Altair (en réalité, nous avons 3 images) Neon – série 2 - Altair Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 28 / 66...

  • Page 29: Etoile Cible(Bêta Auriga)

    Noir (Dark) PLU (Flat field) Ces images (en plus grandes) et d'autres sont disponibles sur le CD livré avec le Lhires III. 5.3 - Note sur l'autoguidage La plupart des logiciels d'autoguidage vont fonctionner mais les paramètres dépendent beaucoup de votre monture et installation.

  • Page 30: Note Sur La Plu (Flat Field)

    14mm. Le masque est rempli par du calque pour diffuser la lumière. Lors de l'acquisition des spectres de PLU (spectres continus), bien vous assurer que le Lhires III est hermétique à la lumière. Le couvrir d'un tissus noir par exemple.

  • Page 31: Extraire Le Spectre 1D Calibré

    6) Extraire le spectre 1D calibré Nous allons utiliser dans cet exemple le logiciel SpIRIS (fourni sur le CD-ROM livré avec le Lhires III) disponible sur internet. Mais il est possible de faire l'extraction et la calibration spectrale avec d'autres logiciels comme AudeLA/SpcAudace (également sur le CD-ROM), PRISM, ou des logiciels professionnels comme MIDAS ou IRAF.
  • Page 32 Charger (LOAD) votre première image d'Altair de la série ○ Sélectionner la zone du spectre ○ Sélectionner 'traitement des spectres Lhires III – 2400' dans le menu spectro. ○ Remplir tous les champs demandés... Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A...
  • Page 33 Charger (LOAD) la première image de votre cible ● Sélectionner une fenêtre autour du spectre ● Sélectionner 'traitement des spectres Lhires III – libre' dans le menu spectro ● Entrer les paramètres nécessaires: ● Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A...
  • Page 34 Partager vos premiers spectres. Nous vous recommandons de vous inscrire sur la liste Spectro-L (http://groups.yahoo.com/group/spectro-l/) pour bénéficier du support d'autres spectroscopistes et des autres utilisateurs de Lhires III. L'occasion aussi d'avoir des idées de projets. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A...

  • Page 35: Introduction À La Spectroscopie

    Sans plus d'éclaircissement sur la nature de la lumière, il exprime pour la première fois sous forme mathématique les lois de la réflexion et de la réfraction. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 35 / 66...

  • Page 36: Isaac Newton

    Il proposa une explication de la distribution des couleurs de l'arc-en-ciel et des positions respectives des différents arcs par rapport à l'arc primaire, complétant ainsi la théorie qu'en avait donné Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 36 / 66...
  • Page 37 à une lumière verte, entièrement vert, et ainsi des autres couleurs. Dans la lumière homogène de quelque couleur que ce fût, tous ces corps paraissaient Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 37 / 66...

  • Page 38: L'évolution De La Spectroscopie

    Gustav Kirchhoff (1824-1887) à l'université d'Heidelberg. A partir de ses expériences, Kirchhoff a pu formulé ses trois lois empiriques de la spectroscopie. Une des premières applications de ces lois fut d'essayer la composition chimique du Soleil et des étoiles. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 38 / 66...
  • Page 39 à l'imagerie spectrale. Les amateurs continuent pour leur part à observer en imagerie classique; il reste donc, pour notre plus grand bonheur, encore beaucoup à faire dans ce domaine! Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 39 / 66...

  • Page 40: Théorie - Formation Des Raies

    (10 Pour le domaine visible, il est habituel d'utiliser l'Angström (1A=10 m); il s'étend entre 3500A (violet) et 7000A (rouge), ou entre 350nm et 700nm – au choix. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 40 / 66...

  • Page 41: Atomes & Molécules

    3 protons; etc... Les atomes neutres contiennent autant d'électrons que de protons, les charges électriques étant opposées. C'est l'attraction entre ces charges qui assurent la cohésion de l'atome. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 41 / 66...

  • Page 42: Les Lois De Kirchhoff

    à basse température, il est noir. Ainsi, le filament d'une ampoule électrique est noir; porté à haute température par un courant électrique, il émet de Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 42 / 66...

  • Page 43: Spectre De Raies D'émission

    Soleil fournit le spectre continu, les raies d'absorption sont produites lorsque la lumière traverse les couches ténues et transparentes de l'atmosphère solaire; l'astronome étudie ainsi la composition chimique de cette atmosphère. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 43 / 66...

  • Page 44: Identification Des Éléments Chimiques

    Soleil (Olivier Garde, avec un Lhires III) Identification des éléments chimiques Une source lumineuse astronomique, comme une étoile ou une nébuleuse gazeuse, contient un mélange de particules chimiques, qui absorbent ou émettent des ondes électromagnétiques de longueurs d'onde prédéfinies. En comparant les longueurs d'onde associées à des éléments chimique en laboratoire avec les spectres obtenus par un instrument astronomique, les astrophysiciens peuvent identifier les éléments contenus dans la source observée.
  • Page 45 Ce type de spectre accompagne souvent les spectres d'émission. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 45 / 66...

  • Page 46: Les Raies D'hydrogène

    2->1 est notée Lα. Les transitions vers les niveaux 3, 4, ou 5 sont par contre peu énergétiques et les photons sont plus dans l'infrarouge. La série de Paschen est celle des transitions vers le niveau 3. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 46 / 66...

  • Page 47: Analyses Des Raies

    L'expérience fut réalisée pour la première fois avec succès par l'astronome anglais W. Huggins en Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 47 / 66...

  • Page 48: Classification Des Étoiles

    Elle aboutit à la répartition des étoiles en différentes classes de types spectraux, notées par une lettre de la série: OBAFGKM[RNS]. La disparition de certaines lettre et Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 48 / 66...
  • Page 49 3 500-2 000 Les bandes moléculaires sont nettement visibles, particulièrement celles de l'oxyde de titane (TiO) 2 500 Oxyde de Zircon 2 000 Carbone 1 500 Composés du carbone Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 49 / 66...
  • Page 50 K1; les raies des métaux neutres se renforcent, particulièrement le fer, et celles de l'hydrogène disparaissent. Les bandes moléculaires s'intensifient, notamment l'oxyde de titane. Les étoiles K sont oranges; exemples: Arcturus, Aldébaran... Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 50 / 66...
  • Page 51 (présence de forte bandes moléculaires). On trouve des bandes de l'oxyde de Zirconium (ZrO). Les étoiles S sont rouges et semblent toutes être des géantes. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 51 / 66...

  • Page 52: Luminosité Absolue Et Diagramme De Herzsprung-Russell

    I (super géantes, en haut du diagramme HR) à V (série principale. Ce système de classification se nomme système MK en l'honneur de W.W. Morgan Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 52 / 66...

  • Page 53: Critères Spécifiques

    Présence de raies très fines. Etoiles de classe B à F présentant des raies d¹émission d'une enveloppe de gaz. Spectre d'étoile variable. Faibles raies métalliques en provenance d'une étoile peu brillante. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 53 / 66...
  • Page 54 Elles se situent dans le même secteur du diagramme HR, et on peut admettre que leur luminosité est pratiquement identique. Le Soleil est une étoile de type G2V, Antares de type M1I et Regulus de type B7V. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 54 / 66...

  • Page 55: Applications

    8) Applications Il y a de très nombreux projets à faire avec un tel spectrographe que le Lhires III, surtout si vous disposez de plusieurs réseaux pour modifier la résolution de l'instrument. Nous ne donnons qu'une petite série d'exemples et nous vous recommendons de vous inscrire sur la liste Spectro-L où de nouveaux projets sont parfois abordés.

  • Page 56: Rotation De Jupiter (Ou Saturne)

    8.2 - Rotation de Jupiter (ou Saturne) La rotation de planète est un projet très facile qui peut être fait avec un Lhires III. Un seul spectre (nous fournissons un exemple sur le CD-ROM) révèle des raies inclinées par l'effet Doppler.

  • Page 57: Vélocité Radiale

    Terre! Les spectres de ces deux étoiles, pris avec un Celestron 11 et un Lhires III (les spectres sont sur le CD-ROM), sont nettement décalés par rapport à celui d'Altair. Projet facile à réaliser et pédagogique.

  • Page 58: Etoiles Be

    Nous ferons une revue plus détaillée des étoiles Be car elles sont à l'origine de la conception du Lhires III: un spectrographe de résolution supérieure à 10000 pour l'étude des profils de raies des étoiles Be! Ce sont aussi des étoiles nombreuses, brillantes, et très intéressantes à étudier.

  • Page 59: Répartition Des Étoiles À Émission

    La largeur des raies uniques tout comme la distance entre les raies doubles ne sont pas les mêmes pour toutes les étoiles. Dans la raie Hβ (plus étudiée à l'époque car les plaques photographiques Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 59 / 66...

  • Page 60: Hypothèse 2: Un Anneau Elliptique

    (précession). En fonction de la géométrie de l'ensemble par rapport à l'observateur, on observe une variation relative de l'intensité de l'aile Rouge par rapport à l'aile Violette de la raie. Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 60 / 66...

  • Page 61: Physique Des Étoiles Be

    (Burbidge et Burbidge 1953). On peut modéliser la forme du nuage de gaz entourant les étoiles Be et expliquer simplement la forme principale des raies de Balmer (Slettebak 1988). Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 61 / 66...

  • Page 62: Hypothèse 3: Un Système Binaire

    Les Be sont maintenant classées comme des étoiles chaudes actives. Mais les phénomènes exacts expliquant leur variation à court, moyen, et long terme restent encore un mystère pour la science Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 62 / 66...

  • Page 63: Ressources & Bibliographie

    Be-Shell et estimation de la taille du nuage. Struve, O. 1943, the Astrophysical Journal (ApJ), 98, 98. Etude de 48 Libra. Struve, O., et Wurm, K. 1938, the Astrophysical Journal (ApJ), 88, 84 Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 63 / 66...

  • Page 64: Aide / Support

    10) Aide / Support Pour tout soucis avec votre Lhires III, contactez nous à: Téléphone: +33.476.41.36.81 Portable: +33.689.92.74.23 eMail: contact@shelyak.com Web: http://www.shelyak.com Addresse: Les Roussets 38420 Revel France Vous pouvez aussi vous inscrire sur la liste internet Spectro-L pour profiter de l'expérience et de l'aide d'autres utilisateurs de Lhires III: http://groups.yahoo.com/group/spectro-l/...

  • Page 65: Références

    11) Références Ceci n'est qu'une petite liste de références que nous trouvons intéressantes. Si vous en connaissez d'autres, n'hésitez pas à nous les indiquer (contact@shelyak.com) pour d'autres versions de cette documentation. 11.1 - Livres Ceci n'est qu'un court extrait des nombreux livres sur le sujet! Astronomie Astrophysique –...

  • Page 66: Logiciel

    Jose Ribeiro: http://www.astrosurf.com/joseribeiro/Eespectrometria.htm Robin Leadbeater: http://mysite.wanadoo-members.co.uk/astro2/spectra_29.htm Projets Be stars: http://astrosurf.com/buil/us/bestar.htm COROT Be stars: http:/www.astrosurf.org/buil/corot/data.htm Stellar disks: http://www.bartol.udel.edu/~owocki/RDOME/Swarthmore/ Herbig Ae/Be stars avec un Lhires III: http://www.astrosurf.com/buil/abaur/obs.htm C & S stars: http://astrosurf.com/aras/papers/c_s_stars.htm Lhires III – Guide Utilisateur (Français) – DC0003A 66 / 66...

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