STAGE D'INITIATION À L'OBSERVATION POUR LES ÉTUDIANTS

Ce stage est destiné aux étudiants du Master de l´Observatoire de Paris et se déroule à l´Observatoire de Haute-Provence. Il s´adresse aussi aux stagiaires élèves-ingénieurs sous certaines conditions.

INTRODUCTION

Dans le cadre des enseignements du Master Astronomie Fondamentale, Mécanique céleste et Géodésie, l´Institut de mécanique céleste organise un séjour à l´Observatoire de Haute-Provence d´une durée d´une semaine au mois de mars. Le but de ce stage intitulé Initiation à l´astrométrie CCD est de permettre à des étudiants qui ont suivi des cours d´astronomie et d´astrométrie théorique de compléter leur formation par une initiation aux techniques et méthodes d´observation astrométrique moderne.

Ce document donne des informations générales sur les observations qui sont réalisées, sur l´Observatoire de Haute-Provence et sur les instruments qui sont utilisés. Ce stage a été préparé par J.-E. Arlot, F. Colas et D. Katz qui en assurent l´encadrement.

Pour tout renseignement complémentaire contacter:

  • par courrier :

  • Institut de mécanique céleste
    Stages d'initiation à l'observation
    Jean-Eudes Arlot
    77 avenue Denfert-Rochereau
    F-75014 Paris

  • par message électronique :





  • par téléphone :

  • J.E. Arlot  : +33(0)1 40 51 22 67
    F. Colas : +33(0)1 40 51 22 65
    D. Katz : +33(0)1 40 51 22 49
    (de 9h à 12h et de 14h à 17h les jours ouvrables)

NOTA: Une partie de ce fascicule est fondée sur les informations données par le Guide Pratique de l´OHP

PRÉSENTATION DE L´OBSERVATOIRE DE HAUTE-PROVENCE

L´Observatoire de Haute-Provence (OHP) est situé à 2 km au nord du village de Saint Michel-l´Observatoire et à 12 km de Forcalquier (Alpes de Haute-Provence), à une altitude de 650 mètres sur un plateau boisé de petits chênes. Sa construction, décidée en novembre 1936 par un comité présidé par le physicien J. Perrin, débuta en 1937. Le télescope de 0,80m fut le premier instrument installé sur le site, et c´est en 1958 qu´entra en service le télescope de 1,93m qui fut le plus grand télescope sur le territoire national. Le développement des grands observatoires européens (l´ESO au Chili) ou internationaux (le CFH à Hawaï), dans des sites d´altitude élevée et de bonne qualité de transparence et de stabilité de l´atmosphère, ont transformé le rôle des observatoires nationaux du type de l´OHP. L´OHP donne l´ accès à plusieurs instruments d´excellente qualité appuyés par une infrastructure conséquente lui donnant un rôle de complément des grands observatoires éloignés. C´est un site bien adapté pour mener, en particulier, des travaux de longue haleine comme les travaux d´astrométrie. Les images sont de qualité moyenne mais le nombre de nuits utilisables est assez élevé.

L´OHP est sous la responsabilité d'A. Le Van Su (directeur du site) et est composé d'astronomes, de services administratifs (administration, missions, bibliothèque) et de services techniques (optique, mécanique, électronique, récepteurs, maintenance des télescopes). L´ensemble de ces services regroupe environ 50 personnes.

L´OHP (voir plan de l´observatoire) est un observatoire de mission, il fournit donc aux astronomes en mission d´observation plusieurs services indispensables. L´hébergement est réalisé sur le site dans les locaux de la Maison Jean Perrin où sont disponibles des chambres doubles ou individuelles, et des locaux communs pour les repas. Un assistant de coupole est affecté à chaque télescope utilisé par les astronomes en mission; son rôle est en particulier de se charger de la manipulation de l´instrument (pointage et suivi des objets) et de la mise en oeuvre du récepteur s´il s´agit de l´instrumentation de l´OHP. Il a autorité pour contrôler la compatibilité de l´utilisation de l´instrument avec les normes de sécurité.
 

DÉROULEMENT DU STAGE

Le stage a lieu en mars.

Les stagiaires sont hébergés sur place et les séances d´observation se déroulent chaque nuit du coucher du Soleil...jusqu´à l´aube si le temps le permet. Nous disposons de 3 télescopes différents équipés de récepteurs CCD refroidis. Les stagiaires sont répartis chaque nuit par groupes de 4 par télescope et sont amenés à participer à différents types d´acquisition d´images. L´après-midi, des conférences seront données éventuellement, le traitement des données et les observations de la nuit suivante sont préparées à partir des cartes de champ et des éphémérides nécessaires.

Les observateurs disposent de laboratoires annexes aux coupoles à partir desquels on effectue l´acquisition des données. La manipulation des récepteurs et des télescopes est sous la responsabilité d´un assistant de coupole. Cependant les télescopes sont à la température extérieure et il est utile de prévoir des vêtements chauds, même au mois d´août... D´autre part, toute lumière extérieure est bannie de l´observatoire et il est prudent de prévoir une lampe de poche pour pouvoir circuler d´un bâtiment à l´autre durant la nuit (accès aux coupoles, à la bibliothèque, au restaurant et aux chambres).
 

INFORMATIONS PRATIQUES

 Accès à l´OHP

L´OHP est situé à 2 km au nord du village de Saint-Michel-L´Observatoire dans les alpes de Haute-Provence (04), à 20 km de Manosque, à 30 km d´Apt (Vaucluse), à 80 km d´Avignon et à 100 km de Marseille. (voir carte 1 -région- et carte 2 -environs de l´OHP-). La carte 1 est extraite de la carte Michelin 919 "France-Sud" au 1/1000 000 et la carte 2 est extraite de la carte IGN au 1/100 000.

Accès par route:

 Depuis la vallée du Rhône: nationale 7 ou autoroute A7 puis D22 près d´Avignon (direction Apt), puis N100. 30 km après Apt, prendre la direction Saint-Michel-l´Observatoire sur la gauche.

 Depuis Marseille:

 Prendre la direction d´Aix-en-Provence puis la N96 ou l´autoroute A51 vers Sisteron. A Manosque prendre la direction d´Apt par la D907. A 10 km de Manosque, prendre la D105 sur la droite vers Saint-Michel l´Observatoire.

 Accès par train:

 L´OHP est proche des gares d´Avignon (80 km) et Manosque (20 km). Il est recommandé, venant de Paris, de prendre le TGV jusqu´à Marseille ou jusqu'à Aix-en-Provence-TGV, puis le train (de Marseille) ou le car (d'Aix-TGV) jusqu´à Manosque. Nous vous attendrons à la gare de Manosque pour vous conduire à l´observatoire. Pour les groupes, un car peut etre affrété entre la gare d'Avignon-TGV et l'observatoire.

Les horaires sont disponibles sur le serveur de la SNCF ou sur celui de la DB.

Télécommunications

L´OHP est équipé d´un réseau informatique de stations UNIX et de PC, que les astronomes en mission peuvent utiliser pour communiquer et travailler. Les stagiaires disposent d´un accès à ce réseau ainsi qu´à Internet.

Les principaux numéros de téléphone utiles sont:

Standard:   04 92 70 64 00 
Coupole télescope T80:   04 92 70 64 19 
Coupole télescope T120:   04 92 70 64 20 
Coupole télescope T152:   04 92 70 64 69 
Bibliothèque:   04 92 70 64 86 
Maison Jean Perrin:   04 92 70 64 47 
FAX:   04 92 76 62 95 

L´INSTRUMENTATION DU STAGE


Trois télescopes sont utilisés: le télescope de 80 cm, celui de 152 cm et celui de 120 cm. Ces trois télescopes sont équipés d´un récepteur CCD (Coupled Charge Device) et d´un ordinateur associé. Ce type de récepteur s´est révélé être un récepteur d´un grand intérêt pour l´astrométrie, en raison de sa grande sensibilité et de sa stabilité géométrique. Il permet d´acquérir des images sous forme numérique que l´on peut donc manipuler avec un micro ordinateur (PC) grâce à des logiciels spécialisés. Pour ces traitements nous utilisons soit un logiciel spécifique dénommé Prism, soit le logiciel Midas sous Unix, dont une documentation détaillée est disponible.

On trouvera les caractéristiques des CCD utilisés à l´OHP sur le serveur de l´ Observatoire de Haute-Provence(et aussi des informations sur la caméra du télescope de 120cm, et sur celle du télescope de 80cm).
 

LE PROGRAMME D´OBSERVATION

Plusieurs types d´observations essentiellement sur des objets du système solaire sont effectuées. L´acquisition des données (identification de l´objet, manipulation du télescope, paramétrage du récepteur, acquisition) mais aussi leur prétraitement sont réalisés. Dans la mesure du possible sont menées sur les deux télescopes (T80 et T120) des observations semblables pour aboutir à des mesures astrométriques comparables. Certaines observations ne sont possibles qu´à date fixe: il s´agit d´observations de phénomènes d´occultations. D´autres observations et notamment les observations de calibration astrométrique peuvent être menées avec moins de contraintes.

 Observations diverses:

 La pratique de l´observation nécessite la connaissance de quelques opérations fondamentales de l´astronomie observationelle: savoir pointer le télescope, savoir identifier un champ et trouver l´objet recherché même si sa magnitude est faible. Avant toute chose, il faut procéder à ce type de manipulation en observant des champs caractéristiques (amas stellaires, galaxies,...) et en recherchant certains objets du système solaire (Pluton, comètes, astéroïdes) visibles à cette époque.

 Petits corps du système solaire: astéroïdes et satellites naturels des planètes:

 Les petits corps du système solaire sont des objets nombreux qui intéressent beaucoup les astronomes en raison de leur variété, de leurs caractéristiques dynamiques et physiques et qui peuvent donner des informations essentielles concernant l´origine et l´évolution du système solaire. Durant le stage, des observations astrométriques de ces corps seront effectuées en utilisant des logiciels simples de réduction astrométrique.

 Phénomènes d'occultations:

Les petits corps du système solaire, souvent de vitesse apparente élevée, présentent des phénomènes particuliers donnant accès à des précisions astrométriques très grandes: les phénomènes d'occultation: occultations stellaires et occultations mutuelles. Ces deux types d´observation seront pratiquées durant le stage dans la mesure où de tels phénomènes seront observables.

 Dans le cas des occultations stellaires, il s´agira de chercher à observer une variation rapide de flux lumineux lorsqu´un petit corps passe devant une étoile. En cas de réussite ces observations donnent accès à des mesures astrométriques d´une précision relative de l´ordre de 0.001 seconde de degré et à la forme de ces objets.

 

 Observations cométaires:

 En mars 1997 on a pu observer une comète très active, la comète Hale-Bopp. Si l´observation d´une comète très brillante est rare, de nombreuses comètes sont cependant observables chaque année et la recherche et l´observation du mouvement de ces comètes par rapport au champ d´étoiles sera effectuée.

 Calibration sur étoiles doubles et amas d´étoiles:

 Pour réaliser des observations astrométriques utiles, il est nécessaire de connaître la géométrie de la cible CCD. Pour cela il est possible de procéder à des acquisitions d´images de champs stellaires connus, bien mesurés par d´autres instruments astrométriques. On peut utiliser pour cela l´observation d´étoiles doubles, ou celle d´amas globulaires. La difficulté résidant souvent dans le fait de choisir des objets de calibration de petit champ (noyau d´amas globulaire) à proximité du champ des objets dont on étudie l´astrométrie. Nous procédons à ce type d´observation de calibration en observant certaines étoiles doubles et les amas M13, M67, M53. Ces observations devraient nous permettre de déterminer des constantes de cible utiles à la réduction astrométrique de tout autre objet.

 

 Mesures spectroscopiques:

 Le télescope de 152cm permet de faire des mesures spectroscopiques avec le récepteur "Aurélie" équipé d´un nouveau CCD depuis peu. Outre des mesures classiques, on peut pratiquer la mesure de vitesses radiales pour, par exemple, identifier les étoiles d´un amas. Des essais sur les objets du système solaire seront menés. On verra ainsi que la spectroscopie peut donner des informations non seulement sur la composition des corps mais aussi sur leur position et leur mouvement.
 

BIBLIOGRAPHIE POUR LA PRÉPARATION AUX OBSERVATIONS

Plusieurs ouvrages ou articles permettent d´obtenir des informations générales sur les objets du système solaire, sur l´astrométrie, ou sur les techniques d´observation et d´analyse CCD:
 

Buil, Ch.: 1990, CCD Astronomy, William-Bell Inc.

Chiu, H.Y, Warasila, R.L., Remo, J.L.:  Stellar astronomy,Vol. 1,    Gordon and Breach

Encrenaz, Th., Bibring, J.P.: 1989, Le système solaire,   Inter Editions, Edition du CNRS.

Gordon Walker: 1987, Astronomical Observations, Cambridge University Press.

Green, R.M.: Spherical astronomy, Cambridge Univ. Press

Kovalevsky, J.: Astrométrie moderne, Lectures notes in physics,   Springer Verlag

Léna, P.: 1986, Méthodes physiques de l´observation,   Inter Editions, Edition du CNRS.

Levallois, J.-J.: Géodésie générale   Tome 1, Eyrolles.

Van de Kamp, P.: Principle of Astrometry, Freeman and Co., San Francisco

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