Spectre de Phecda

Posted on
Phecda - KStars

Le chariot, comme on appelle communément la constellation de la Grande Ourse, contient une étoile
pas très différente de notre Soleil. Petit zoom sur les propriétés de Phecda …

Acquisition

Pour capturer la lumière de cette étoile, le setup utilisé comporte, dans les grandes lignes, une monture Celestron CGEM, un télescope Schmidt-Cassegrin Celestron SC 800 Edge HD et une caméra ATIK 460 Ex, comme l’indique le tableau en bas de cette page.

Afin de pouvoir piloter le tout, la suite de logiciels libres Kstars / EKOS /INDI base sur le concept commun de client / serveur est utilisée. Cette suite est particulièrement utile et efficace. Voici un rapide détail des logiciels qui la compose.

Capture d'écran du logiciel KStars lors de l'acquisition du spectre de l'étoile de référence (Merak) en vue de la réduction du spectre de Phecda.
Capture d’écran du logiciel KStars lors de l’acquisition du spectre de l’étoile de référence (Merak) en vue de la réduction du spectre de Phecda.

Kstars 2

« KStars est un logiciel libre de planétarium, utilisant l’environnement KDE.
Il permet de représenter le ciel nocturne vu de n’importe quel endroit sur Terre, et à n’importe quelle date. Son catalogue de base comporte tous les objets connus de magnitude inférieure à 8, et le catalogue étendu contient les objets jusqu’à la magnitude 16, soit jusqu’à 100 millions d’étoiles, 13 000 objets du ciel profond (nébuleuses, amas, galaxies), les planètes du système solaire ainsi qu’un grand nombre d’autres objets. » 3 Wikipedia.

EKOS 4

« Ekos est un outil de contrôle et d’automatisation d’observatoire multiplate-forme, Windows, OSX, Linux. Il est plus particulièrement destiné à l’astrophotographie. Il est basé sur une structure modulaire pour réaliser des tâches habituelles d’astrophotographie. Ceci inclut un pointage très précis GOTO grâce à un solveur de réduction astrométrique, la capacité de mesurer et corriger des erreurs d’alignement polaire, l’auto-focus, l’auto-guidage, la capture d’image unique ou de lots d’images avec support de roues à filtres. Ekos est intégré à Kstars. » 4

INDI 5

« La bibliothèque INDI est une collection de programmes conçus pour contrôler l’équipement d’astronome, notamment: Télescopes Caméras: CCD, CMOS et DSLR Dômes Focusers Roues de filtre Spectrographes, Etc.. Il est basé sur le protocole INDI qui est conçu pour prendre en charge le contrôle, l’automatisation, l’acquisition de données et l’échange entre les périphériques matériels et logiciels frontaux. INDI signifie Instrument-Neutral-Distributed-Interface et a été développé par Elwood C. Downey du ClearSky Institute. »5


Capture d'écran du module EKOS permettant de piloter l'ensemble du matériel relié au télescope ainsi que le télescope lui-même.
Capture d’écran du module EKOS permettant de piloter l’ensemble du matériel relié au télescope ainsi que le télescope lui-même. Chaque onglet permet ainsi d’accéder à l’interface de contrôle de chaque équipement. L’étoile ciblée ici est Merak qui est l’étoile de référence en vue d’obtenir la réponse instrumentale.

Il est ainsi possible de piloter son télescope en remote via le réseau, le tout dans une grande simplicité et légèreté, car le serveur INDI peut être embarqué dans un Raspberry Pi 6 sur le terrain.

Schéma d’utilisation de la suite KStars / EKOS / INDI dans le cadre d’une session d’astronomie en remote.

Etoile de référence

Afin de pouvoir traiter rigoureusement les spectres de Phecda saisis lors de l’acquisition, il est nécessaire dans un premier temps d’extraire la réponse instrumentale du setup. Comme cela est détaillé dans l’article précédent concernant le Spectre de Dubhe, la RI est extraite avec Megrez qui sert d’étoile de référence.

Réponse instrumentale à partir de l'étoile Megrez
Réponse instrumentale lissée extraite à partie du spectre de Merak.

Analyse spectrale de Phecda

Carte d’identité

  • Nom : Phecda – Gamma Ursae Majoris (γ UMa)1
  • Type Spectral : A0Ve
  • Magnitude Visuelle : 2.41
  • Distance : env. 84 A.L
  • Constellation : Grande Ourse

Données d’acquisition

Spectre 2D de l’étoile Phecda

Réduction des données

Spectre de Phecda
Spectre 1D de l’étoile Phecda avec affichage des raies et de leurs valeurs théoriques des raies de Balmer

Spectre interactif

Type Spectral

Spectre de l'étoile Phecda avec indication des raies des étoiles de type A
Profil spectral de l’étoile Phecda avec indication des raies caractéristiques des étoiles de type A
Valeurs théoriques des raies caractéristiques des étoiles de type A affichées sur l’étoile précédente.

« Les étoiles de type A (appelées étoiles blanches de la séquence principale) sont parmi les plus communes visibles à l’œil nu. Deneb, dans la constellation du Cygne, et Sirius, l’étoile la plus brillante du ciel dans le visible, sont deux étoiles de type A. Comme toutes celles de ce type, elles sont blanches, leur spectre possède des raies d’hydrogène assez intenses (raies de Balmer) et montre plus faiblement la présence de métaux ionisés (raie K du calcium ionisé). » 8 Wikipedia


Analyse chimique

Voici le spectre de Phecda annoté des raies d’absorption ainsi que leurs valeurs correspondantes.

Spectre de phecda avec indications des raies
Profil spectral de Phecda avec indication des éléments chimiques correspondants aux raies d’absorption
Éléments chimiquesLongueurs d’onde mesurées (Å)Longueurs d’onde théoriques (Å)
H938333833.65
H83888.813889.05
Ca II (K)3934.763933.66
3969.693970.07
Fe I / Mn I4028.524030 – 4033
4101.444101.74
Ca I4228.294226.73
4339.814340.47
Fe II / Ti II4554.634550
4860.064861.33
Fe II 49244924
Mg I5168.295167 – 5184
Na I5895.055889 – 5896
6562.376562.82
Longueurs d’onde mesurées et théoriques des éléments affichés sur le profil spectral de Phecda (dans l’ordre d’affichage) 10

Plusieurs des éléments ci-dessus sont ainsi caractéristiques des étoiles de type A, on retrouve principalement :


Température

Comme pour les articles précédents, Soleil : analyse de son Spectre & Spectre de Dubhe, il est possible d’estimer la température de l’étoile. Une approche plus complète est également disponible sur le site de Shelyak : Mesurer la température des étoiles.11

Profil spectral de l'étoile Phecda avec indication de la température de l'étoile
Spectre de Phecda (bleu) avec profil de Planck du corps noir à 9700 K (en vert) avec VisualSpec 12

Via le profil de Planck ci-dessus ajouté avec le logiciel  logiciel VSpec 12, on retrouve une température de surface d’environ 9700K. La température de surface indiquée dans la littérature est donnée à environ 9500 / 9700 K 1, 7, 13


Il est ainsi possible grâce au spectre de Phecda, de faire un analyse qui donne un rapide tour d’horizon de cette naine de la séquence principale. Une naine relativement chaude tout de même, car en fin de classe A (A0). Une brûleuse d’hydrogène comme notre Soleil. Pour être très précis, cette étoile est de classe A0Ve du fait d’émissions d’hydrogène qui prétexte la présence d’un nuage en circulation ou d’un disque de gaz en rotation.13


Protocole d’acquisition

Date et heure d’acquisition06 février 2020
21:05:58
TélescopeCelestron SC 800 Edge HD
Réducteur de focale f/6.3
Caméras d’acquisitionAtik 460Ex à -20°C
Binning 1×1
Autoguidage : Lodestar
SpectroscopeAlpy 600
Fente de 23µm
Images et calibration15 poses de 30 secondes de lumière soit 450 s
7 images de calibration ArNe de 15s
7 Flats de 3 secondes
7 Darks de 30 secondes
7 Offsets
RésolutionRMS : 0.253
Informations et protocole d’acquisition pour la réalisation du spectre de Phecda

Sources et informations complémentaires

Sources

1 Gamma Ursae Majoris – Wikipedia
2 KStars – Site officiel
3 KStars – Wikipedia
4 EKOS
5 Discover INDI – Site officiel
6 Raspberry Pi – Wikipedia
7 Megrez – Delta Ursae Majoris – HD 95418
8 https://fr.wikipedia.org/wiki/Type_spectral#Type_A
9 Séquence d’objets pour une classification spectrale en basse résolution – B. Mauclaire
10 Walker, R. (2017). Spectral Atlas for Amateur Astronomers: A Guide to the Spectra of Astronomical Objects and Terrestrial Light Sources. Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/9781316694206 – ISBN13 9781107165908
11 Mesurer la température des étoiles – Shelyak.com
12 Visual Spec – Valérie Desnoux
13 http://stars.astro.illinois.edu/sow/phecda.html

Format téléchargeables

PDF (à venir)

Faites comme moi, partagez !