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Programme de mesures d’étoiles doubles "J"

samedi 17 novembre 2012

1 - Le contexte

En juin 2004, lors de son Assemblée Constitutive de l’Association Jonckheere, les membres fondateurs ont souhaitaient, entre autres valoriser et dynamiser l’activité scientifique autour de la grande lunette de l’Observatoire


C’est dans le cadre de cet objectif que l’Association Jonckheere a décidé de poursuivre le travail de Robert Jonckheere dans la mesure d’étoiles doubles visuelles. En effet, la lunette de l’Observatoire se prête bien à ce genre d’observation. Elle fut d’ailleurs commandée par Robert Jonckheere dans ce but. C’est tout naturellement que nous avons donc décidé de nous tourner vers les couples découverts par Robert Jonckheere lui-même et ceci pour plusieurs raisons :


1 - Raisons historiques : c’est en partie avec cet instrument que Robert Jonckheere a découvert ses couples J.


2 - Raisons pratiques : pour un premier programme, les couples J n’étant pas des binaires "serrées", nous pouvons nous familiariser avec ce type d’observations sans trop de difficultés. Le plus difficile est de retrouver ces étoiles doubles, souvent faibles en éclat, dans le ciel urbain de la métropole lilloise.


3 - Raisons utiles : d’après l’index de novembre 2011 du WDS(1), consulté via le logiciel Dsnote4 de Sébastien Caille(2) : sur 3294 composantes J recensées dans ce catalogue :


250 n’ont été observées qu’une seule fois
422 n’ont été observées que deux fois
538 n’ont pas été mesurées depuis 1980
102 n’ont pas encore de coordonnées précises et sont mal identifiées


Notre ambition est donc de mener un travail à long terme à la fois de mesures, de confirmations et d’identifications.


Nous avons décidé d’utiliser une caméra CCD pour effectuer nos mesures, même si nous avions la possibilité d’utiliser un micromètre à fils.


2 - Optimisation de l’instrument :

L’Observatoire de Lille est une structure de l’Université de Lille1 qui abrite le Laboratoire d’Astronomie de Lille (LAL). 4 chercheurs permanents y travaillent, essentiellement sur des sujets de mécanique céleste et y enseignent l’astronomie à différents niveaux universitaires. La "Lunette Jonckheere" est utilisée pour la réalisation de travaux pratiques et occasionnellement pour l’observation des phénomènes mutuels des satellites de Jupiter et de Saturne.


Lorsque les membres de l’Association Jonckheere décidèrent de l’utiliser pour la mesure d’étoiles doubles, ils commencèrent d’abord par optimiser l’instrument afin de conduire des observations dans les meilleures conditions. En accord avec Alain Vienne(3), Directeur de l’Observatoire de Lille, et avec son aide, une série de travaux et d’améliorations ont été réalisés et ceci dès le début de l’année 2006. On peut consulter la rubrique "La lunette" pour connaître le détail de la rénovation réalisée sur la période 2006-2011.


Tout ceci permet aujourd’hui d’utiliser la "Lunette Jonckheere" de manière plus confortable et apporte un gain appréciable dans la conduite de travaux pratiques pour les étudiants, le déroulement de stages d’observation, la réalisation d’observations en général et en particulier pour notre campagne de mesures d’étoiles doubles "J".


3 - Caractéristiques de l’optique :

Lors du nettoyage de l’objectif en août 2011, nous avons relevé les caractéristiques de l’optique :


Diamètre des deux lentilles : 341mm
Diamètre utile une fois installées dans le barillet (pupille d’entrée) : 326mm


En novembre 2006, nous avons déterminé la distance focale de l’objectif en mesurant des couples étalons de la liste de Guy Morlet et Maurice Salaman(4). Nous avons trouvé F = 6034mm +/- 8mm. Cette mesure est en accord avec celle déterminée dans les années 1980 par Francis Grase et Frédérique Honnart (F = 6029mm)(5).


4 - La chaine de mesure :

Le montage de la caméra CCD sur la lunette doit répondre aux trois contraintes suivantes :


permettre une mise au point précise et facile à réaliser
contrôler le champ du ciel visé à l’aide d’un oculaire
interdire tout mouvement de la caméra par rapport à la lunette durant les observations lors de son retour au foyer de l’instrument


Un système à glissières inspiré de la lunette de 50cm de l’Observatoire de Nice est utilisé pour le contrôle du champ. Cette solution offre l’avantage d’être mécaniquement stable.


Le système de contrôle du champ à glissières


Les premiers tests ont été réalisés en 2006/2007 avec la webcam VestaPro modifiée longue pose de Sébastien Caille. L’Association a ensuite financé l’achat d’une caméra CCD. Nous nous sommes procurés une caméra Atik 16IC équipée d’un capteur noir et blanc Sony ICX424AL. Nous avons privilégié la petite taille des pixels (7,4microns), une bonne sensibilité et une grande dynamique (encodage en 16bits) plutôt que la taille du capteur (659x494 pixels) tout en restant dans une gamme de prix abordable.


Cette caméra est utilisée au foyer de la lunette, sans barlow. L’échantillonnage moyen donné dans cette configuration est de 0,253" par pixel tout en sachant que la résolution angulaire théorique définie par le rayon du premier anneau sombre de la tache d’Airy, pour le maximum de sensibilité de la caméra (λ = 500 nm), est de 0,39".


5 - La méthode :

Le système à glissière et la caméra sont placés sur la lunette de manière à avoir grossièrement l’axe de déplacement de la glissière et le coté le plus large du capteur de la caméra alignés avec le mouvement diurne.
La mise au point de la caméra CCD est réalisée à l’aide d’un disque de Bahtinov placé à l’avant de l’objectif de la lunette.
Une fois la mise au point réalisée et le masque de Bahtinov enlevé, l’ensemble de l’installation reste dans cet état durant toute la période d’observation. On contrôle cette "immobilité" par des mesures de couples étalons(4) en début, en cours et en fin de séance d’observation. Cet étalonnage permettant aussi de déterminer l’orientation de la caméra sur le ciel.
L’ascension droite de l’étoile ayant servi à la mise au point sert aussi au calage du cercle horaire. Le pointage des étoiles aux cercles de coordonnées nous donne entière satisfaction. Nous nous aidons du logiciel « Cartes du ciel »(6) et du catalogue du WDS(1) pour identifier les étoiles doubles à mesurer. Nous nous aidons d’un oculaire Nagler de 31mm pour le repérage et le centrage des couples. Ceci permet d’avoir un champ de contrôle de 25’ à 200x.


Pour chaque étoile mesurée, on réalise une série d’images dont le nombre varie de 100 à 300 en fonction des conditions d’observation et de la turbulence. Seules les meilleures images seront exploitées à l’aide du logiciel « Reduc »(7) de Florent Losse.


6 - Perspectives :

Cette première série de mesures nous a permis de nous familiariser à ce domaine d’observations des étoiles doubles visuelles. La phase suivante, bien sûr, consiste à poursuivre l’effort engagé et à être plus productif. A moyen et long terme notre ambition est de dresser un nouveau bilan des couples J après les 50 ans qui viennent de s’écouler depuis la publication du "Catalogue Général de 3350 étoiles doubles de faible éclat observées de 1906 à 1962" de Robert Jonckheere. Ceci afin de déterminer les couples qui seront les plus intéressants à observer à l’avenir.


7 - Notes :

[1] : WDS, Washington Doubles Stars Catalog, US Naval Observatory - http://ad.usno.navy.mil/wds/


[2] : Sébastien Caille - logiciel de consultation de l’index du WDS réalisé par - http://mesuresdoubles.free.fr/


[3] : Alain Vienne - Directeur de l’Observatoire de Lille (IMCCE – UMR8028 du CNRS – Université Lille1) - http://lal.univ-lille1.fr/


[4] : Guy Morlet et Maurice Salaman - liste d’étoiles doubles étalons basée sur les mesures du satellite Hipparcos réalisée par - http://saf.etoilesdoubles.free.fr/


[5] : Cahier de coupole de l’Observatoire de Lille


[6] : Patrick Chevalley - logiciel « Cartes du ciel » version 3.2 http://www.ap-i.net/skychart/


[7] : Florent Losse - logiciel « Reduc » version 4.5 http://astrosurf.com/hfosaf/


Ambiance sous la coupole lors des observations