Le système de filtres de la caméra MEGACAM du télescope CFH
Crédit :
CFHT
Mesure de flux dans un système de filtres
Toute mesure photométrique doit s'appuyer sur un système de filtres précis, calibrés par rapport aux filtres des autres systèmes utilisés. Le projet MEGACAM au
télescope CFH
utilise le système ci-joint, couvrant du très proche UV au proche IR.
Courbe d'occultation : éclipse de l'étoile GSC5249-01240 par Saturne.
Crédit :
NASA/IRTF
Mesure de variations de flux
Les occultations, qui réunissent sur un même axe un objet du système solaire et une étoile, comme une éclipse réunit la Lune et le Soleil, ne sont pas que de simples événements fortuits : leur observation est riche en enseignement (métrologie, sondage atmosphérique...).
Échantillon de la série temporelle de la variabilité d'une étoile observée par le micro-satellite canadien MOST. L'échelle des ordonnées représente les variations relatives comptée en pourmille. La courbe rouge donne une estimation des variations observées : elle s'interprète comme les battements entre différents modes de pulsation stellaire.
Crédit :
MOST
Transit de la planète CoRoT-exo-7b, détectée par le satellite CoRoT.
Crédit :
CoRoT/CNES
Courbe de variabilité d'une naine blanche. Les oscillation stellaires modulent le signal. Le rapport signal à bruit est suffisant pour mettre en évidence directement les oscillations. Plusieurs (9 en fait) observatoires ont été mis à contribution pour éviter au mieux - aléa météorologique mis à part - les interruptions diurnes sur les 25 jours & nuits d'observation.
Crédit :
WET
Crédit :
WET
Microvariabilité
Les mesures photométriques recherchent souvent des variabilités, dont l'étude ouvre de multiples champs d'investigation. Plusieurs satellites passent actuellement leur temps à mesurer des flux stellaires avec une précision de plus en plus grande. Le satellite CoRoT a ainsi découvert une très petite planète.
La microvariabilité d'une naine blanche (PG1159) est étudiée pour l'analyse de ses oscillations : la série temporelle enregistrée sur 8 nuits aboutit au spectre de Fourier.
Définition
Photométrie : étude de la magnitude d'un astre dans un système de bandes spectrales.
Pourquoi la photométrie ?
Connaître précisément le nombre de photons de couleur donnée qui arrivent en un intervalle de temps donné permet de remonter à des considérations énergétiques.
Le problème est très souvent complexe, car il nécessite de tenir compte précisément de la transparence atmosphérique, de la fonction de transfert du collecteur et de l'instrument, de la réponse spectrale du détecteur...
Comment ?
Les effets mentionnés ci-dessus illustrent la complexité, voire l'impossibilité, d'une mesure photométrique absolue. Les mesures effectuées sont des mesures relatives, où la luminosité de l'objet, intégrée ou spectrale, est comparée à une référence.
Cette référence peut être une cible stellaire (telle l'étoile Véga p.ex, qui définit la magnitude apparente visuelle 0). Les mesures bolométriques, dans l'IR ou le submillimétrique, comparent le flux étudié à celui d'un corps noir calibré.
Variation photométrique
L'étude de la variabilité et de la
microvariabilité
est très fructueuse, pour observer des phénomènes à haute
fréquence, associés à des variations intrinsèquement rapides ou
bien dues à des phénomènes transitoires.
Techniques
Mesurer un flux nécessite de la méthode, et cette dernière dépend du signal étudié. On peut pratiquer :
- La photométrie d'ouverture consiste à considérer tout le flux dans une ouverture donnée. La part de bruit dans cette ouverture sera incluse, peut être indûment, dans l'énergie du signal.
- La photométrie à seuil consiste à considérer comme signal tout ce qui dépasse un niveau de référence. Le choix du seuil est crucial : trop bas, il va considérer comme composante du signal ce qui n'est que du bruit ; trop haut, il ampute le signal.
- La photométrie par ajustement modélise la fonction d'étalement du point attendue, pour aller au plus juste de la mesure. Elle est plus précise que les autres méthodes, mais pas nécessairement simple à mettre en oeuvre. Elle peut être impossible à réaliser à bord d'un satellite, en l'absence de la puissance de calcul nécessaire.