Diamètre apparent des étoiles

[fabrice2 1]

Je préfère rectifier tout de suite avant qu'on me tombe dessus: quand je dis anneau sombre, je veux dire absence de lumière par sombre.
Resalut

[Pierre-Marie 69]

C'est vrai, Fabrice, votre raisonnement ne traitait qu'une source monochromatique. Dans votre problème, il y a, en effet, les lamda différents.

[Bruno- 3 965]

Bon, on est en train de battre le record du plus long fil de discussion, non ?

Il est rassurant de voir que ce n'est pas sur une bête discussion polémique du style "lunettes vs télescopes" mais sur un point technique très intéressant !

Cela dit, j'ai toujours l'impression que personne ne me comprends et c'est rageant...

Pour résumer :

1) L'explication donnée par gman puis Fabrice, utilisant les lois de la diffraction, explique selon moi parfaitement l'apparence visuelle des étoiles. Je crois l'avoir comprise (relisez mes messages, je récapitule souvent l'explication pour que vous puissiez le vérifier, justement !)

2) Il se trouve que le profil d'une étoile sur une image CCD n'est pas celui donné par les explications ci-dessus. Relire mes précédents messages.

Personne ne comprend visiblement la différence ! Pourriez-vous récapituler mon explication, à votre tour (celle du point (2)), que je puisse vérifier si je me suis bien fait comprendre sur ce point ?

Sinon, je pense qu'il sera inutile de poursuivre ce dialogue de sourds. C'est dommage, tout cela était très intéressant.

Cela dit je répond quand même.

Fabrice :

"Néanmoins, il me semble qu'on peut se foutre d'élargir l'objet super faible à sa réelle taille"

On ne l'élargit pas !!!! Il a sa largeur à lui, et on la mesure, c'est tout.

"Je suppose qu'ont est capable de dire que dans tel zone du ccd, il y a tant d'énergie reçu et d'en déduire la magnitude de l'objet se situant dans cette zone"

Ça s'appelle la photométrie d'ouverture. Mais l'autre méthode, normalement plus précise, consiste à calculer la courbe gaussienne qui modélise l'étoile. On peut calculer la courbe complète (et donc savoir ce qui se passe en dessous du fond du ciel) en s'aidant du fait que c'est une gaussienne dont le paramètre de dispersion est constant sur toutes les étoiles (je parle de la courbe complète, pas juste du morceau qui émerge du fond du ciel). Ce qui est radicalement différent, soit dit en passant, de la courbe obtenue par les lois de la diffraction, et c'était là le problème que je soulevais !

Ph:

"Soit ton hypothese (1) est bonne, c'est a dire tu te trompes, ou bien la possibilite que tu evoques a la fin doit etre consideree: quelque chose t'echappe. "

Explique-moi pourquoi tu exclues l'hypothèse (2).

"L'analyse de Fabrice est bonne."

Pour cette raison ? Mais il a analysé le cas visuel seulement (application des lois de la diffraction) et pour ça je suis comblé par son explication (et celle de gman - il l'a donnée le premier). Je dis simplement que les profils des étoiles sur une image CCD ne sont pas ceux décrits par gman et Fabrice, j'explique longuement pourquoi, mais je ne contredis absolument pas les explication de Fabrice !

On avancerait un peu plus si par exemple quelqu'un contredisait le fait que les étoiles suivent des gaussiennes à paramètres de dispersion constant sur les images CCD... Au moins on aurait une base de discussion ! Mais non, Fabrice et gman, et peut-être toi, semblez considérer que ce type de courbe est la même que celle donnée par les lois de la diffraction, alors que je n'arrête pas d'expliquer la différence (voir plus haut...) !!!!

Tiens, pour avancer : est-ce-que vous êtes d'accord sur cette différence ? Est-ce-que vous l'avez comprise ? Si non, quelle explication supplémentaire dois-je fournir ? Il vous faut la formule mathématique ? (Je vous préviens, je l'ai !!)

Voilà.

Je sais bien que je suis pénible, mais croyez-moi, il n'y a rien de plus frustrant que de ne pas se faire comprendre quand on pense (peut-être à tort mais il faut me dire pourquoi !!) avoir fait une remarque intéressante.

Bruno.

[Invité]

Il n'y a pas de différence entre les résultats observés en visuel ou en CCD car la taille des images des étoiles n'est absolument pas expliquée par l'image de diffraction à l'échelle microscopique ou figure d'anneaux concentriques, qu'on les considére tous ou seulement les premiers. Le phénomène dépend oui de la diffraction mais à une autre échelle et de la diffusion.

[Pierre-Marie 69]

--mauvaise manip ; p c'était moi.------------------------------------------------------------------------------
Il n'y a pas de différence entre les résultats observés en visuel ou en CCD car la taille des images des étoiles n'est absolument pas expliquée par l'image de diffraction à l'échelle microscopique ou figure d'anneaux concentriques, qu'on les considére tous ou seulement les premiers. Le phénomène dépend oui de la diffraction mais à une autre échelle et de la diffusion.

[Bruno- 3 965]

Pierre-Marie : pour moi, l'aspect visuel dans un télescope est bien celui décrit par gman et Fabrice. Je parle d'un bon télescope - en fait je pense à mon ancien Mewlon 210.

Altaïr, sur ce télescope, n'était pas plus gros que les étoiles du champ (ou de pas beaucoup...) C'est le premier astre que j'ai observé avec ce télescope et ça m'avait frappé !

Sur des télescope plus médiocre, il y a une sorte de diffusion effectivement autour des étoiles brillantes. Mais c'est hors-sujet (c'est un défaut optique, non ?)

Bruno.

[Pierre-Marie 69]

C'est ce "pas beaucoup" qui compte et quand on enregistre, c'est-à-dire qu'on accumule de la lumière les "pas beaucoup" s'additionnent. Voit on, par exemple, facilement des images d'aigrettes en visuel ? Et pourtant elles y sont. D'autre part, en visuel, il est certainement difficile d'évaluer les différences entre une étoile très ponctuelle et une autre qui l'est moins. Le sujet est parti de gman qui voyait des différences de diamètre apparent. Il observe avec des jumelles. Parlait-il de ses observations aux jumelles, à l'oeil nu ou de photos et lesquelles ?

[Bruno- 3 965]

Je disais "pas beacoup" parce que ça me semblait en gros le même diamètre et ce n'était pas à très fort grossissement. Le "pas beaucoup" signifiait donc que je n'excluais pas une taille plus grande (ce qui est effectivement probable).

En observant des étoiles doubles, il me semble qu'on obtient bien la figure de diffraction prévue, indépendamment de la magnitude (pour des étoiles pas trop faibles). Cela dit c'est surtout avec un C8 que j'ai observé des étoiles doubles et son optique était moins bonne.

Bruno.

[Pierre-Marie 69]

Ne parlons pas de la qualité des optiques, Bruno, la question vient de gman qui n'a pas ce problème. Même si certaines optiques ont des défauts elles ont l'intérêt de bien montrer des phénomènes qui ne s'appliquent pas qu'à elles. Gman a VU des tailles différentes et nous essayons de comprendre pourquoi. Vous avez fait fausse route dès le début. Ca peut paraître brutal mais réfléchis.

Pierre

[Bruno- 3 965]

Tu crois que gman a vu des diamètres différents ? Je pensais qu'il parlait en général.

Bruno.

[gman 0]

Je parlais de effectivement en général Bruno.

Le général comprends :
1) mon expérience visuelle au jumelles
2) les photos d'astro amateurs ou de Hubble dans les revues

Je n'ai jamais encore regardé dans un télescope !

J'avoue que ne comprends pas encore bien ta question Bruno.

Salut

[gman 0]

Encore un élément :

Je ne crois pas qu'il soit faux de dire que les images en CCD suivent une loi gaussienne avec le même paramètre de dispersion sigma, celui-ci intégrant la diffraction (dans une optique parfaite sans atmosphère) et éventuellement les effets de l'atmosphère (diffusion et turbulence). Seulement, le paramètre sigma intervient sous l'exponentielle alors que l'intensité lumineuse intervient devant l'exponentielle et a pour effet de la dilater plus ou moins en hauteur, ce qui revient à faire varier le diamètre apparent de l'astre sans pour autant changer de paramètre de dispersion sigma de la gaussienne.

Je pense donc qu'il n'y a pas forcément contradiction entre le fait que le diamètre apparent des étoiles varie avec l'intensité lumineuse des étoiles et le fait d'assimiler le profil du flux lumineux reçu à une gaussienne de même paramêtre de dispersion pour toutes les étoiles.

Salut.

[Bruno- 3 965]

gman : ta dernière remarque me semble être la bonne réponse à ma question (le fait que le paramètre sigma soit sous l'exponentielle).

Je vais réviser mes formules de gaussiennes et, si jamais tu as raison, je vais me mettre un bonnet d'âne (honte à moi, car les maths c'est mon métier...)

Donc en fait l'élagissement que je décrivais en CCD n'était pas correct... 'pouvais pas le dire plus tôt !

Allez, je vérifie et je reviendrai quand ce sera fait.

Si tout va bien, j'aurais tout compris !

Bruno.

[gman 0]

Pas grave ...

J'ai mis le temps pour comprendre la question

Les sciences c'est aussi le mien ...

A bientôt.

[Bruno- 3 965]

Après vérification...

Tu as raison, gman !

Le fait que le paramètre de dispersion soit constant n'entraîne pas que les gaussiennes ont la même forme et donc se dilatent dans les deux sens, comme je le croyais naïvement. Hier je "menaçais" de sortir la formule du fond d'un de mes livres ; j'aurais mieux fait de commencer par là !

Donc, sur les images CCD, les profils des étoiles sont assimilés à des gaussiennes qui ne se dilatent qu'en hauteur.

L'explication que vous (Fabrice et toi, notamment) aviez donné est donc valable pour le visuel ET la CCD.

Selon ce que j'ai compris, il n'y a donc pas d'autres phénomènes que la diffraction (diffusion seulement en photo) dans des conditions d'observation parfaites.

Bon... j'ai plus qu'à aller au coin avec le bonnet d'âne !

Bruno.

[Claude PEGUET 76]

Bonjour,
Merci Fabrice2 pour les valeurs énergétiques des anneaux. Ces valeurs sont loin d'être nulles mais le rayon des anneaux est sans doute un peu faible pour expliquer les forts élargissements de l'image constatés (ceci dit qui a mis un chiffre sur cet élargissement ?)
Tiens j'essaye pour voir : J'ai sous les yeux l'impression d'une image CCD de NGC 891 faite sur un Télescope de 400mm et 2000mm de focale. Addition de 4 ou 5 poses courtes de 30 secondes chacune.
Le diamètre des étoiles les plus grosses ramenées au niveau du foyer représente 0,06mm environ, soit un rayon de 0,03mm.
A la focale de 2000mm c'est 3 secondes d'arc.
Question : quelle est l'énergie résiduelle de l'anneau qui a ce rayon ?

Ceci dit les histoires de gaussiennes et de sigma c'est pas ma tasse de thé mais je pense que le phénomène principal est la diffusion (déjà évoqué dans cette discussion) au niveau des capteurs, que ce soit l'œil dans la traversée de tous les milieux qui le compose ou les capteurs CCD et photo.
Pour la pellicule photo il y a une couche anti halo au dos mais aucun système n'est parfait et il y a toujours des photons diffusés à l'intérieur de la couche sensible, à l'intérieur du support ou réfléchis par la dorsale.
Pour le CCD sauf erreur de ma part il y a une " vitre " support des éléments sensibles qui est traversée par la lumière incidente, et qui elle aussi diffuse les photons qui arrivent et renvoie après réflexion sur la face avant ceux qui n'ont pas été absorbés par les pixels. Bien sûr, c'est étudié pour, il y a sûrement des traitements de surface pour minimiser ces effets mais encore une fois rien n'est parfait.
En photo au foyer une étoile brillante laisse sans doute une trace avec des temps de pose très courts, notablement inférieurs à la seconde (les satellites de Jupiter, de magnitude 5, peuvent être détectés sur une photo ou la planète n'est pas totalement saturée, la difficulté est de rendre le tout au tirage). En pose longue l'exposition est multipliée par plusieurs centaines par rapport à ce temps de pose minimal et le centre de l'image de l'étoile est totalement saturé. Même une diffusion très faible inférieure à 1%, peut permettre à la lumière diffusée d'atteindre le seuil de détection à une distance notable de l'image réelle de l'étoile et former ainsi un disque important.
Les effets de la turbulence, de la diffusion dans l'optique et des défauts de celle-ci s'ajoutent bien sûr à ce que je viens de décrire.
La diffusion peut d'ailleurs coller avec la courbe " gaussienne " évoquée plus haut qui est une représentation du phénomène mais pas son explication physique.
Ce n'est bien sûr qu'un avis :-)
Bon ciel,

[Bruno- 3 965]

L'explication physique de la gaussienne a été faite par gman et Fabrice : c'est une bonne approximation de la courbe réelle (les fonctions de Bessel et tout ça, machin, là...) définie par la diffraction.

Il n'y a donc pas besoin de diffusion pour l'expliquer.

Maintenant, il y a peut-être un petit peu de diffusion, comme tu l'expliques, mais j'ai l'impression que ça n'est alors que secondaire, non ? En tout cas son influence est petite devant celle de la diffraction...

Bruno.

[Pierre-Marie 69]

Mais oui, il ne s'agit pas de mathématiques mais de bon sens. Les mathématiques viennent après. Malheureusement, beaucoup de mathématiciens font le contraire, je l'ai maintes fois remarqué. Le problème, avec les mathématiques, c'est que si on a pas la discipline de prendre parfois des distances, on peut prouver n'importe quoi. Et on perd sa fraîcheur d'esprit. Dès lors, il ne s'agit plus que de spéculations, une sorte de sport, et pourquoi pas. Mais quand on reprend toute cette longue discussion, on remarque que personne ou à peu près ne cherche à répondre réellement à une question mais plutôt à pratiquer son sport favori. Consciemment ou pas.

Pierre

[Bruno- 3 965]

Je me sens un peu visé...

Je crois simplement qu'on cherche à répondre, mais en utilisant sa façon de réfléchir (intuition plus ou moins mathématique par exemple).

J'ai peut-être dit la même chose d'une autre façon... ?

Bruno.

[Pierre-Marie 69]

Ce n'est pas méchant de ma part. Mais il me semble benoitement que ça ne fait pas de mal d'essayer de cerner un problème avant de foncer, tête baissée ; sinon, on ne se rend même pas compte qu'on passe sur des énormités sans les voir, comme gman qui voyait les figure d'Airy à l'oeil nu, par exemple, tout en disant que je raisonnais faux ; et puis que la diffusion dans une émulsion photographique ne pouvait pas exister et j'en passe. Maintenant que nous avons fait un peu connaissance, je me permets de le dire. Reprenez les exemples du phare, reprenez le phénomène à l'échelle macroscopique, après votre si long détour, sans chercher à tout prix de gaussiennes et c'est seulement après, si le besoin se fait sentir qu'on peut sortir les grands moyens.
Tout ceci n'engage que moi et je peux, bien sûr, me tromper.
Allez, sans rancune,

Pierre

[gman 0]

Pierre-Marie,

Je suis physicien avant tout et je te redis que dans l'exemple du phare, ta pupille se contracte et que l'élargissement que tu vois est dû à la tâche de diffraction au foyer (fond de l'oeil !).

Quand à la diffusion ou à la turbulence, je pense qu'elle sont négligeables dans le cas de Hubble. Vous pouvez calculer le diamètre diamètre apparent que devrait avoir une étoile brillante dont toute le flux lumineux serait contenu dans le premier anneau et vous verrez que l'ordre de grandeur colle avec les photos visibles partout (il suffit de se donner le diamètre et le champ de Hubble - mais ça aussi tout le monde les connaît !).

[Pierre-Marie 69]

La "tache de diffraction au foyer" est invisible sans amplification importante, alors à l'oeil nu...
J'avais précisé mon exemple par un phare dit à éclats qui élimine l'accomodation de la pupille de l'oeil. On peut illustrer avec un flash d'appareil photo etc. Ce sont des expériences simples et familières.

Cordialement,

Pierre

[gman 0]

Elle devient visible à travers un tout petit objectif tel qu'une pupille ou un trou d'épingle dans une feuille de carton placé devant une lampe halogène. Ce sont aussi des expériences simples de la vie quotidienne ...

[Pierre-Marie 69]

Non, il y confusion. La tache de diffraction appelée figure d'Airy n'est pas visible dans ces conditions.

[M42 0]

C'est vrai sur toutes les photo (CCD ou pas) et meme lorsque on
observe dans un instrument les étoiles brillantes paraissent
grosses.

Sa serait pas simplement du à l'éblouissement ?

Astro 2000 est un site astro où il y a des photos ( adresse : http://astro2000.chez.tiscali.fr/ )