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Quelle que soit leur nature, les astres sont représentés sur une sphère celeste, un astre occupe un position à un instant donné qui peut être caractérisé par deux coordonnées.
Il existe différents systèmes de coordonnées :
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Le système azimutale, où la position de l'objet pour un instant
t et un lieu géographique donné est définie par :
- Un angle en azimut (position horaire par rapport au méridien)
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Un angle en altitude (position horaire par rapport à l'horizon)
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Le système équatorial, où la position de l'objet quelque
soit l'instant et le lieu géographique est définie par :
- Un angle en ascension droite (position horaire par rapport à une origine fixe)
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Un angle en déclinaison (position horaire par rapport à une origine
fixe)
L'astrométrie consiste à photographier un objet stellaire et à déterminer sa position sur la sphère celeste en coordonnées équatoriales.
Les applications sont nombreuses. Citons comme exemples :
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L'astrométrie d'astéroïdes, qui va permettre de suivre leurs
déplacements, de déterminer leurs éléments orbitaux,
et d'en produire les éphémérides...
- La découverte d'une super-nova, sa déclaration devra être accompagnée de ses coordonnées équatoriales...
Nous parlerons ici d'astrométrie d'astres « ponctuels », dont la représentation sur le capteur CCD s'apparente à une étoile. (asteroïdes, nova, super-nova, ...)
Dans des conditions classiques, l'image d'un astre « ponctuel » occupe plusieurs pixels sur un capteur CCD. Le nombre de pixels occupés dépend de leur taille, de la focale utilisée (notion d'échantillonnage) et des conditions de prises de vue. (déformations de l'image par les turbulences)
Les valeurs des pixels résultant de l'accumulation des photons d'un astre ne sont pas égales, sans quoi nous aurions des étoiles carrées ou rectangulaires...
L'image formée par ces pixels s'apparente à une « colline » très pentue dont la hauteur dépendrait de la magnitude de l'astre photographié.
Pour illustrer cette image employée voici quatre représentations d'une même étoile. figure a figure b figure c figure d
La position relative d'un astre sur un capteur CCD peut être définie par une coordonnée horizontale et une coordonnée verticale exprimées en pixels. Prenons comme exemple le pixel de coordonnées 124 - 231.
La réduction astrométrique nécessite une précision supplémentaire, en effet, définir les coordonnées d'un astre en valeurs entières ne suffit pas. Les coordonnées sont définies en valeurs décimales, prenons comme exemple un astre situé aux coordonnées 124.56 – 231.93, on parle dans ce cas de coordonnées « fractionnaires », définies en fractions de pixels.
Comme nous l'avons évoqué ci-dessus, un astre est représenté sur un capteur CCD par plusieurs pixels de valeurs différentes. Pour déterminer les coordonnées « fractionnaires » d'un astre, les logiciels utilisent communément la méthode de détermination du photo-centre. Cette méthode s'apparente à la recherche du centre de gravité d'un surface plane (une zone du capteur CCD définie autour de l'astre) dont la masse de chaque point (pixel) est différente.
On obtient ainsi les coordonnées « fractionnaires » du photo-centre d'un astre : la position relative d'un astre sur un capteur CCD. figure e
Pour déterminer la position absolue d'un astre sur le ciel, nous avons besoin de « rattacher » les coordonnées relatives de l'astre sur le capteur CCD aux coordonnées relatives d'astres de référence.
Les astres de référence sont des étoiles de catalogues photométriques présentes sur l'image dans le champ de l'astre dont on veut déterminer les coordonnées.
Citons comme catalogue le très sérieux « ». (USNO)
L'opération logicielle consiste :
- A sélectionner les étoiles de référence dans l'image
- A rattacher à chaque étoile sélectionnée la référence du catalogue correspondante
- A sélectionner l'astre dont on recherche les coordonnées
- A lancer une calibration astrométrique
Lors d'une calibration astrometrique, les logiciels effectuent des opérations trigonométriques afin de convertir les coordonnées pixels en coordonnées équatoriales.
Cette exemple s'appuie sur une série d'acquisitions du champ de l'astéroïde Hermes (MPC 69230) réalisées dans la nuit du 20 au 21 octobre 2003 de 22h09TU à 1h38TU. figure f figure g
