Analyse spectrale de Phecda

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.

Kstars²

« 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.

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EKOS⁴

« 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

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INDI⁵

« 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

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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.

Étoile de référence : Megrez – Delta Ursae Majoris – HD106591⁷
Type Spectral : A3V^{8, 9}
Magnitude Visuelle : 3,32
Température de surface : 9480K
Distance : 80.5 A.L

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

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 chimiques	Longueurs d’onde mesurées (Å)	Longueurs d’onde théoriques (Å)
H9	3833	3833.65
H8	3888.81	3889.05
Ca II (K)	3934.76	3933.66
Hε	3969.69	3970.07
Fe I / Mn I	4028.52	4030 – 4033
Hδ	4101.44	4101.74
Ca I	4228.29	4226.73
Hɣ	4339.81	4340.47
Fe II / Ti II	4554.63	4550
Hβ	4860.06	4861.33
Fe II	4924	4924
Mg I	5168.29	5167 – 5184
Na I	5895.05	5889 – 5896
Hα	6562.37	6562.82

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 :

La raie du Calcium ionisé (K).
Les raies de la série de Balmer pour l’atome d’hydrogène (Hꭤ à H9) assez intenses
La raie du Ca I à 4226 Å

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

Via le profil de Planck ci-dessus ajouté avec le logiciel logiciel VSpec¹², 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’acquisition	06 février 2020 21:05:58
Télescope	Celestron SC 800 Edge HD Réducteur de focale f/6.3
Caméras d’acquisition	Atik 460Ex à -20°C Binning 1×1 Autoguidage : Lodestar
Spectroscope	Alpy 600 Fente de 23µm
Images et calibration	15 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
Résolution	RMS : 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
⁴EKOS
⁵Discover 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

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