CALA: DY Pegasi, étude d'une variable à courte période

L'observation des étoiles variables n'a jamais vraiment été un sujet d'étude au CALA. Pourtant, même si vous êtes nouveau à la photométrie CCD, la mesure de la luminosité d'une variable et son étude au long de sa période est très facile et instructif. Afin de le démontrer, je vais décrire dans cet article l'acquisition des images d'une étoile variable à courte période: DY Pegasi, puis la méthode pour mesurer sa luminosité au cours du temps. Cet article démontre que cette étude est ouverte à tous, et que cela peut faire un excellent sujet de stage...

Le choix de DY Pegasus s'est fait sur sa période, donnée à 105 minutes dans les catalogues, soit moins de 2h, et sur sa variation de luminosité sur 0.55 magnitude. De plus, sa faible luminosité (autour de la magnitude 10.3) évite la saturation du CCD et permet également plus facilement de trouver des étoiles de référence de magnitude proche dans le même champ. Enfin, DY Pegasi est visible presque toute la nuit à la fin de l'été. On pourrait citer d'autres exemples de ce type d'étoiles, dont le prototype est SX Phoenix: BL Camelopardis (m=13.1, delta=0.33 en 56 minutes), XX Cygni (m=11.71, delta=0.85 en 194 minutes), ou CY Aquarii (m=10.78, delta=0.71 en 88 minutes). Mais la présence de la galaxie IC1472 dans le même champ que DY Pegasi a certainement été le critère de décision le plus important... on n'abandonne pas ses amours d'origine aussi facilement!

Carte de champ (logiciel Guide)

Le choix de l'étoile cible fait , la première opération est d'éditer une carte précise pour pouvoir la situer rapidement. Centrer le télescope sur une étoile de magnitude 10 n'est pas complexe, mais c'est un bon entrainement à la recherche d'objet faible à partir de carte précises. Plusieurs logiciels sur PC permettent désormais d'éditer des cartes basées sur le catalogue GSC (Guide Star Catalog), montrant des étoiles jusqu'à la magnitude 15 environ. On peut citer, parmis mes préférés Megastar 3.0 et Guide 5.0.

Pour l'observation proprement dite, la caméra CCD Hisis22 du club est idéale. Avec un C8 ou un CDM300, elle montre un champ suffisamment grand pour avoir plusieurs étoiles de référence. J'ai toutefois utilisé pour ma démonstration ma caméra CCD Pixel211, ce pour deux raisons. Premièrement, je démontre qu'il n'est pas besoin d'avoir un équipement soffistiqué pour faire l'étude d'étoiles variables. Mais surtout, la caméra Hisis22 était déjà utilisé sur le CDM300 pour l'imagerie cométaire et des groupes de galaxies. Le temps de télescope étant compté maintenant au CALA, il faut adapter son projet au moyens disponibles!

La caméra CCD Hisis22 au foyer du C8

L'installation sur le C8 du club a été épique et longue sous un ciel parciellement couvert, ce qui explique qu'une seule période a pu être enregistrée. L'état assez catastrophique du matériel du club, et surtout le C8 et les accessoires (oculaires...) qui vont avec, est pour moi un signal d'alerte. Bien que ce ne soit pas le sujet de cet article, je profite de l'occasion pour demander à tous de prendre soin du matériel de collectivité. Seuls les personnes formées et responsable peuvent l'utiliser!

Image faite avec la caméra CCD Pixel 211

L'illustration de cet article montre combien le champ de la Pixel211 sur le C8 à f/10 est petit: une seule étoile de référence est visible. Idéalement, deux étoiles de référence seraient souhaitable afin de pouvoir vérifier qu'elle ne varient pas l'une par rapport à l'autre; cela permet d'estimer la qualité de la référence et de la mesure. On en reparlera plus loin. En tout cas, centrer l'objet dans le champ CCD avec un C8 en décrépitude est un sport... L'utilisation d'un miroir flip-flop (ou équivalent) a été d'une grande aide. La même "manip" avec la caméra Hisis22 et/ou le réducteur de focale f/6.3 aurait été bien plus facile...

Champ de la variable (CCD Hisis22 sur T300 f/3.45); IC1472 est bien visible également

Grace à nouvelle version programmée par l'auteur du logiciel de gestion de la caméra Pixel211, il est possible de faire des acquisitions d'images à interval régulier, ce pendant toute une nuit! Les nuages présents cette nuit là n'ont permis de ne faire qu'une série de 2h environ, ce qui recouvre toutefois la période de 105 minutes de la variable. Les fichiers sont en format FITS, ce qui permet un traitement avec des logiciels standards.

Les images finales, plus de 120, ont du être pré-traitées avant d'être analysées. L'utilisation du logiciel QMips32 (v1.81) rend la chose très facile. Vu les images obtenues, seule l'optimisation du noir a été faite. La commande SUB2 permet de le faire en deux temps trois mouvements!

Le traitement a lui par contre été plus long, bien que tout aussi facile. La commande PHOT permet de mesurer assez précisément le flux d'une étoile par rapport au fond de ciel. En mesurant sur chaque image la magnitude instrumentale de l'étoile variable et de l'étoile de référence, et en faisant leur différence, on obtient ainsi une magnitude relative de la variable. Bien entendu, la mesure de plus de 120 clichés prend beaucoup de temps - pas moins de deux heures ont été nécessaires à ce traitement. Mais n'est-ce pas un bon sujet d'étude pour une longue journée d'été pendant un stage?

Courbe de lumière

Les mesures faites avec QMips32 ont ensuite été entrées dans un tableur afin d'en faire une courbe. On trace simplement la magnitude relative en fonction du temps. Quel bonheur de voir apparaitre devant ses yeux une belle courbe, montrant une montée rapide de la magnitude et une descente plus lente, caractéristique des céphéides naines. Une mesure rapide sur la courbe montre un premier maximum à 0h23m18s, un minimum à 1h44m44s, et un deuxième maximum à 2h04m10s. On en déduit une période de 101 minutes environ. On peut toutefois nettement améliorer la courbe et les mesures en utilisant plusieurs étoiles de référence. De plus, il est souhaitable de suivre l'étoile pendant une nuit complète afin d'avoir plusieurs périodes de suite.

Cet article le montre bien, l'étude des étoiles variables à courte période en CCD est simple, passionant, et instructif. De plus, leur suivi peut amener à mieux étudier leurs périodes qui n'est pas constante dans le temps. Les données collectées par les amateurs peuvent aider à résoudre cette énigme. En plus de vous aider à mieux maitriser les techniques CCD, ce type de "manip" peut être une excellente opportunité d'apporter votre contribution scientifique...