UTILISATION DU SPECTROGRAPHE LHIRES III
AVEC UN REFRACTEUR TAKAHASHI FS128


Cette page décrit les conditions d'acquisition de spectres avec LHIRES III associé à un instrument de diamètre relativement modeste. Ici une lunette Takahashi F128. Ce réfracteur apochromatique a un diamètre de 128 mm et une distance focale de 1040 mm. Le rapport F/D est de 8.1, ce qui signifie que ce modèle est bien couplé au spectrographe, sans avoir à ajouter un élément optique supplémentaire (réducteur de focale ou Barlow par exemples). La lunette est supporté par une robuste monture NJP-160.

Pour ce test, LHIRES III est utilisé en configuration 1200 traits/mm, ce qui donne une dispersion de 0.34 A/mm dans le rouge avec une caméra Audine KAF-0402ME (pixels de 9 microns). La fente est réglée à une largeur de 26 microns. La caméra de guidage est un modèle vidéo Watec 120N à temps d'intégration ajustable.


Le spectrographe LHIRES III au foyer d'une lunette FS128.


Une autre vue de l'installation (observatoire de Castanet-Tolosan). Remarquer l'usage d'un chercheur
électronique pour faciliter le centrage des objets (téléobjectif de 200 mm associé à une caméra Watec 902H). 


Une étape importante : l'acquisition du flat-field.

Ci-après, le champ de l'étoile Be HD50820 (première cible Be du satellite Corot) vue avec la caméra de centrage/guidage Watec-120N. L'étoile HD50820 est ici volontairement décalée par rapport à l'entrée de fente. Le temps de pose est de 0.64 seconde. Des étoiles de magnitudes 10 peuvent être aisément aperçues avec ce réglage.


Photographie de l'écran d'ordinateur affichant l'image vidéo issues de la Watec-120N.
La fente d'entrée du spectrographe est le faible trait noir horizontal. Elle est ici visible
car le fond de ciel est très lumineux à cause de la pollution de l'éclairage public
qui caractérise mon observatoire.

Dans la vue suivante, l'étoile HD50820 est à présent positionné sur la fente d'entrée du spectrographe. L'étoile disparaît alors presque totalement, ce qui signifie que la majeure partie du flux entre dans le spectrographe. Le temps de pose est en fait réglé assez long pour que un faible halo demeure toujours visible, ce qui rend l'autoguidage possible (ici, avec le logiciel Iris). Compte tenu du petit diamètre de l'instrument (0.128 m) le seeing est toujours correct, d'où des étoiles très fines au foyer. Le rendement du spectrographe est donc très grand car en prenant un peu de soin avec la focalisation, une large part des rayons de la cible est exploitée (de l'ordre de 90% avec un seeing de 5 secondes d'arc). Le confort d'utilisation s'avère aussi très bon car la courte focale (1 m) facilite le guidage et limite les méfaits d'éventuelles vibrations (présence du vent par exemple).


L'étoile HD50820 est marqué par une croix dans cette vue. Son éclat est fortement atténué car
la majeure partie du flux entre dans le spectrographe et n'est plus dirigé vers la caméra de guidage via la fente
réfléchissante.

Le graphe ci-après montre le spectre de l'étoile HD50820 (magnitude 6 environ) observé à environ 1 mois d'intervalle. L'un des spectres est acquis avec un Celestron 11 (diamètre de 0.28 m) dans des conditions de seeing médiocres, l'autre avec la lunette FS128 (diamètre de 0.13 m) :


Spectres de HD50820, acquis avec un C11 (en bleu) et la lunette de 128 mm (en rouge).

Le résultat précédent est caractéristique. Malgré un diamètre plus petit, la lunette approche de près le résultat obtenu avec le C11. La raison est que le l'observatoire (urbain) utilisé peut parfois être affectée d'un seeing très médiocre. C'était le cas le 4 novembre (seeing de 6 secondes). En revanche, la lunette donne un résultat plus régulier pour ce site d'observation. Le rendement de fente compense plus ou moins totalement la différence de diamètre. On notera que le profil spectral de HD50820 a peu évolué dans l'intervalle et la bonne consistance des données acquises alors que le télescope est pourtant fort différent.

L'exemple suivant montre le résultat de l'observation sur une étoile sensiblement plus faible avec le spectrographe LHIRES III au foyer de la lunette de 128 mm. Il s'agit de l'étoile AB Aurigae (V=7.1 environ). Comme on peut le voir, des étoiles aussi faibles peuvent être parfaitement observées avec un pouvoir de résolution R=7300 en disposant LHIRES III au foyer d'une lunette de 128 mm de diamètre. Ces spectres illustrent, sur un intervalle de temps de 24 heures, l'évolution rapide de AB Aur (pour plus de détails sur la résolution temporelle de cette étoile, cliquer ici) :

Le graphe ci-dessous montre l'évolution long terme de AB Aurigae (sur un intervalle temporel de 1 mois environ). Le spectre de novembre 2006 est réalisé avec un C11, le spectre de décembre 2006 est réalisé avec la FS128 :

Enfin, les deux spectres ci-après montrent l'évolution impressionnante de AB Aurigae au voisinage du doublet jaune du sodium (Na) et de la raie de l'hélium HeI à 5876 A. Ici encore, la lunette de 128 mm tire bien son épingle du jeu malgré l'handicap du petit diamètre :

 

Conclusion : ce test rapide montre qu'il est possible d'exploiter LHIRES III avec des instruments de petites tailles. Des essais avec une simple lunette de 80 mm ont même donnés des résultats intéressent ! On montre l'importance cruciale du seeing. En particulier, si votre vie d'astronome est empoisonnée pas une turbulence atmosphérique excessive (c'est le cas dans mon observatoire, où le seeing est souvent supérieur à 5 secondes d'arc), alors ne pas hésiter à opter pour un petit diamètre, qui facilitera l'usage du spectrographe alors même que la perte de rendement sera modeste. En revanche bien sur, si votre site donne des images stables, un télescope de gros diamètre prend l'avantage en offrant du gain de détectivité en regard de sa taille. Le compromis entre la turbulence typique du site (et la qualité de la monture parfois) et entre le diamètre du télescope finalement adopté doit être fait avec soin. Il faut se rappeler que pour une configuration de spectrographe donné, la course au grand diamètre pour le télescope fini par plafonner la performance. Tout l'art est de trouver le bon couple entre le diamètre du télescope et le spectrographe. Il faut garder à l'esprit que LHIRES III est plus particulièrement adapté à une gamme de diamètre allant de 100 mm à 300 mm, et que le choix dans cette gamme doit être fait, notamment, en analysant la qualité du seeing du site d'observation.


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