Observation des occultations d'étoiles par des astéroïdes

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La première tentative d'observations d'un tel évènement remonte en mars 2001 pour l'occultation de Diotima, hélas elle fût négative.
Ce type d'observations est très exaltant, car on n'a pas le droit à l'erreur, il faut être prêt à l'instant t, et compte tenu de la technique d'observations employée et des contraintes liées à la caméra on ne peut pas recommencer...

Récemment j'observais coup sur coup deux occultations positives celle par 1113 Katja et celle par 52 Melete.

Je me propose dans ce qui suit de vous décrire la technique que j'emploie pour ces observations.


Les sites importants pour la planification de ces observations :

bullet.gif (110 octets) Le site de l'European Astéroïd Occultation Network (EAON) : http://www.Aula.com/EAON
ainsi que la liste de distribution PLANOCCULT concernant les prévisions d'occultations et les rapports d'observations.

bullet.gif (110 octets) Les prévisions de B. Guillaud-Saumur pour la France et l'Europe à : http://perso.wanadoo.fr/bgs/occ2002/2002.html

bullet.gif (110 octets) Le site de Jean-Claude Pelle expliquant en détail la prise d'image par trainée et le dépuillement à :
http://chez.mana.pf/~jcpelle/occultat.htm

bullet.gif (110 octets) Le Site des mises à jour d'éphémérides d'occultation pour l'Europe de Jan Maneck : http://sorry.vse.cz/~ludek/mp/updates/

bullet.gif (110 octets) Le site de l'International Occultation Timing Association (IOTA ) : http://www.lunar-occultations.com/iota/


Une des parties interessante dans les observations d'occultations est que mêmes négatives, elles donnent des informations permettant de contraindre les modèles de cordes d'occultations.

grnball.gif (370 octets) La première chose à faire et d'observer une occultation potentielle, pour cela il faut bien entendu que la zone d'occultation passe par chez vous ou à proximité. Il faut souvent tenter le coup même si vous n'êtes pas vraiment sur le "chemin" car les prédictions ne sont pas toujours précises cela dépend notamment de la détermination de la position de l'étoile et de la connaissance des éléments orbitaux de l'astéroïde.

grnball.gif (370 octets) La méthode utilise une observation avec une caméra CCD et l'arrêt de la motorisation du télescope :

* Pointer l'étoile qui va être occultée, ceci est rendu plus ou moins facile si vous utilisez une monture     "Goto".
* Orienter le capteur de telle manière que la longueur du capteur soit parallèle à l'ascension droite.
*  Décaller l'étoile qui va être occultée sur le bord Est du capteur ( à une vingtaine de pixels du       bord).
* Lancer une pose de 180s à l'instant t1 sur lesquelles :
      - 30s de pose avec suivi du télescope
      - A l'instant t2 : arrêt du télescope pendant 120s (avec un LX200 il suffit de passer

         en mode "Land" )
      - A l'instant t3 : reprise du suivi pendant 30s.

Les instants t1, t2, t3 sont déterminés grâce à une carte d'éphémérides comme celle ci-dessous. Les temps sont mesurés à l'aide d'un réveil radio-piloté de marque Junhgan. Il est difficile de donner des temps à mieux que la seconde. Des systèmes à base de synchronisation par GPS sont à l'étude ce qui permettrait d'avoir une précision de l'ordre de 0.1s.

carte-katja.gif (14128 octets)
Carte produite par Jan Maneck montrant ke trajet de l'ombre de Katja sur la Terre.
L'entête de la carte rappelle les paramètres de l'occultation.
L'heure donnée est celle de l'appulse géocentrique, c'est à dire le moment ou le centre de la Terre, celui de l'astéroïde et celui de l'étoile sont alignés.

Une carte de champ ainsi que d'autres paramètres sont donnés sur le site de Jan Maneck

On remarquera que le trajet est graduée en heures, minutes, secondes. Un simple trait paralléle à ceux donnés sur la carte passant par le lieu d'observation me permet d'ajuster l'instant  prévu de l'occultation to
Il faut que cet instant tombe au milieu de filet de l'étoile occultée c'est à dire aux alentours de (t3-t2)/2.

Bien entendu le temps de filé de l'étoile va dépendre de la focale utilisée. Plus elle sera courte plus le filet de l'étoile sera long et plus la marge d'erreur sur to pourra être facilement prise en compte par l'observation.

occ-katja.jpg (143738 octets)
Image du champ de l'occultation par Katja.
La durée de l'occultation est de moins de 3s.

 

occ-melete.jpg (26326 octets)
Image extraite de l'occultation par Melete

Si la trainée n'est pas rigoureusement parallèle à une ligne du CCD, une simple rotation permet de corriger ce problème.

Pour déterminer le temps de l'extinction ti et le temps de réapparition tr , on doit mesurer la position de l'étoile guidée ( fonction centroïde) puis déterminer le plus précisément à quelle position la trainée s'arrète puis se pursuit. On en déduit un temps / pixel qui permet de calculer ti et tr.
Les résultats sont ensuite envoyés à la liste Planoccult grace à un formulaire approprié.

La mise en commun de ces résultats permet d'obtenir des cordes qui lorsque le nombre d'observateur est suffisant renseigne sur la forme de l'astéroide. Certaine mesures peuvent même conduire à la détection d'un satellite autour de l'astéroïde observé.

Pour l'occultaion par Katja, les observations ont permis de préciser le trajet de l'ombre.
Voici les résultats calculé par Jean Lecacheux astronome à l'Observatoire de Paris département LESIA.

katja7a.gif (13972 octets) Commentaires de Jean Lecacheux sur la liste Planoccult le 03/03/2002 :

L.Brunetto at Antibes (France) timed two asteroidal occultations at 11 days interval (KATJA on Feb.12, MELETE on Feb.23-24), and both of his results have gotten confirmation by independent astrometry in other stations.

Légende des cartes ci-contre crées par Jean-Lecacheux :

- Jaune : Initiales des observateurs ou observatoires ;
- Point vert : Sites ayant rapporté une observation   positivede l'occultation ;
-Point rouge : sites ayant rapporté une observation   négative de l'occultation ;

katja7b.gif (11984 octets) Légende :

- Jaune : Initiales des observateurs ou observatoires ;
- Point vert : Sites ayant rapporté une observation   positivede l'occultation ;
-Point rouge : sites ayant rapporté une observation   négative de l'occultation ;
-Point bleu : Projection la plus proche du site voisin reliée par une ligne grise (distance calculée depuis une astrométrie locale basée sur le temps observé par L.Brunetto ).
-Croix bleue : Idem que pour le point bleu mais le temps est basé sur une astrométrie locale ;
-Rectangle brun : Rectangle d'erreur ( distance et temps des observateurs.

melete4.gif (16834 octets) RESULTATS :

KATJA on Feb.12 :
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Two observers witnessed positive occultation : L.Brunetto in France,  (LB) as above mentioned, and A.Roca (AR) in Hortoneda, Spain.
The Pic-du-Midi long focus astrometry, under great atmospheric conditions, had exceptional accuracy that night (~+/-0".003 at 2 s.d. level) showing that L.Brunetto was close to the northern limit, and that A.Roca was near the southern limit. R.Goncalves (RG) and Sabadell Observatory (Sab) also made short focus
astrometry. The asteroidal path (dark blue background, magenta borders) derived from L.Brunetto and from Pic-du-Midi fits through uncertainties of RG and Sab very well. Time of closest approach after RG or Sab falls a bit outside claimed limits, but agreement still was satisfying, I believe.
Available Katja observations finally assemble in a coherent scheme.

E.Goffin gave correct path, but its time was 1.5 mn late. Relative to Manek's update the true path arose ~2 diameters south , but the  predicted time was perfect.

MELETE on Feb.23-24 :
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Due to extensive bad weather, only L.Brunetto reported a positive event. His 7.7 sec. chord reveals he was at 28 (+/-5 ?) km from the centerline. Astrometry by Sabadell Observatory shows that probably his location was on northeast side, while R.Poncy (RP) at southwest experienced a near miss.

Manek's path was almost perfect; Manek's time was 0.1 mn late.

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