Groupe d'Astronomie du Dauphiné
La spectroscopie
L'astronomie c'est avant tout l'art visuel, à l'œil ou bien avec la photographie. Jusqu'à maintenant peu accessible aux amateurs, le pas suivant est la spectroscopie. Cet art qui consiste à décomposer la lumière et analyser en détail ses composantes permet d'accéder aux propriétés physiques et chimiques des objets observés.
Température, composition, vitesse, rotation, champ magnétique... sont les nouvelles frontières de ce monde ouvert par l'art de la spectroscopie.
Enfin pour les amateurs !
Ce domaine était jusqu'à présent plutôt réservé aux professionnels du fait du prix du matériel requis. Or depuis quelques années, l'entreprise Sheylak dédiée à la spectroscopie professionnelle a commencé à fournir des équipements pour amateurs, notamment avec les travaux de Chistian Buil sur ses Sol'Ex.
Équipements
Sheylak propose deux équipements principaux pour les amateurs :
Les réseaux StarAnalyser
Les StarAnalyser 100 et 200 sont des réseaux de diffraction à transmission, permettant de décomposer la lumière à la manière d'un prisme. Ils sont un moyen simple d'obtenir le spectre d'une étoile au travers d'un télescope. Ils s'installent dans la chaîne optique comme un simple filtre.
Les Sol'Ex et Star'Ex
Plus avancé que le StarAnalyser, il s'agit d'un spectrographe complet que l'on peut imprimer avec une imprimante 3D ou commander en pièces détachées. Constitué d'un réseau, d'une fente et de quelques lentilles, il permet de décomposer la lumière avec une grande résolution ouvrant la possibilité de mesures précises et la réalisation d'images en mode "scan".
Le StarAnalyser
Le StarAnlayser est un simple réseau placé dans un support permettant d'intégrer ce dernier dans la chaîne optique d'un télescope comme on le ferait avec un filtre de 1.25". L'objectif est ici de faire de la spectroscopie de basse résolution, avec laquelle on obtient un spectre étendu, allant du violet au rouge, qui va essentiellement permettre de caractériser les objets observés: Température et principaux, éléments atomiques.
Il peut simplement être utilisé en visuel pour observer le spectre des étoiles brillantes. Ou bien avec une caméra pour faire des analyses plus poussées.
Il en existe deux versions, une, à 100 traits/mm ou, 200 traits/mm. Le premier est fait pour un placement à distance raisonnable de la caméra, typique d'une installation classique de chaîne optique. Le deuxième à une dispersion plus forte et est plus adapté lors de l'utilisation d'une roue à filtre qui va le placer à une très courte distance de la caméra.
Pour l'analyse des spectres, on utilisera l'un des deux logiciels suivants :
RSpec
RSpect est un logiciel permettant d'extraire et de calibrer un spectre issu de photographies faites avec un spectrographe (StarAnalyser, StarEx, ...). Ce logiciel a été spécifiquement conçu pour fonctionner avec un StarAnalyser. Une version de démonstration gratuite est disponible pendant 1 mois. Au-delà il faudra acheter la licence pour ce logiciel disponible sous Windows et en émulation sous Linux.
VSpec
VSPec est également un logiciel de spectroscopie qui dispose de nombreuses fonctionnalités. Il dispose d'une bonne documentation et de mises à jour régulières. Il est disponible gratuitement et fonctionne également sous Windows ou émulation sous Linux.
Exemple sur Vega lors de notre premier succès avec RSpec:
À partir de là il est possible de :
- Classifier les étoiles selon leur type.
- Connaitre la température de l'étoile.
- Connaitre la composition de l'étoile en fonction des raies d'absorption.
Sol'Ex et Star'Ex
Cet instrument ressemble plus aux spectrographes utilisés par les professionnels. Le Sol'Ex est une version légère de ce type d'instruments ayant un pouvoir de résolution très élévé: 42000. Le corps peut être imprimé avec une imprimante 3D ou commandé chez Aur3DPrint. Il ne restera plus qu'à lui adjoindre les optiques nécessaires (réseau, lentilles, fente.).
L'objectif est ici de faire de la spectroscopie haute résolution ou l'on pourra aller chercher des détails importants, notamment mesurer des vitesses (par effet doppler), densités, champs magnétiques, en sélectionnant finement les bandes analysées.
Le Sol'Ex est aussi un moyen de faire de l'imagerie en balayant (vitesse accélérée de la monture) l'objet étudié, comme par exemple en imagerie Solaire. Dans ce cas, le soleil va se déplacer devant la fente et une vidéo du spectre obtenu sera faite avec une caméra rapide. On prendra soin de ne sélectionner qu'une zone limitée du spectre pour éviter d'avoir une video trop volumineuse.
À partir de cette vidéo, on pourra ensuite, reconstruire une image.
Cette reconstruction se fait avec le logiciel [Inti] (http://valerie.desnoux.free.fr/inti/), écrit par Valérie Desnoux.
Inti
Logiciel de reconstructoin d'images solaires à partir d'un scan effectué avec un spectrographe de type Sol'Ex. Il permet d'obtenir les clichés qui suivent.
Patrick, l'un de nos adhérents, pratique cette technique depuis 2023 et nous fournit régulièrement de belles images du soleil :
Avec cette technique et la possibilité qu'offre le SolEx de choisir la longueur d'onde observée, il est possible d'obtenir des images des différentes couches de la chromosphère du soleil. Notons que l'on s'approche en qualité d'images, de ce qui était dans un passé pas si lointain, réservée aux professionnels.
La qualité des résultats amateurs a permis la création d'une collaboration ProAm (Professionnels/Amateurs), domaine des sciences participatives, permettant aux passionnés de compléter les données professionnelles prises à l'observatoire de Meudon depuis 1908. L’année 2018 marque 110 ans d’observations avec le quadruple Spectrohéliographe de 15m installé par Henri DESLANDRES, soit 10 cycles d’activité complets du Soleil. C'est cette base de donnée BASS200, unique au monde et à laquelle peuvent contribuer les amateurs utilisant un SolEx ! Voir les 110 ans d'observation solaire à Meudon.
Le groupe spectro
Au GAD nous débutons avec la spectroscopie et avons décidé de pratiquer en groupe. Ce groupe a été créé par Patrick en mai 2024 et compte maintenant 16 participants dont une petite dizaine vient régulièrement aux réunions. Pour s'inscrire il faut être adhérent au GAD et le contacter pour être ajouté dans les listes de diffusion.
Nous nous réunissons tous les 2èmes lundis du mois à 19:30 au Clos des Capucins et communiquons en dehors des réunions via mail et whatsapp. Pour l'observation du Soleil avec le SolEx nous faisons des ateliers spécifiques quelques samedis matins ou lorsqu'une date convient à la plupart d'entre nous.
L'été 2024 nous avons commencé la construction d'un SolEx et maintenant nous commençons à apprendre à jouer avec le StarAnalyser et les logiciels d'analyse de spectre: Rspec et VisualSpec. Il nous reste énormément de choses à découvrir (StarEx, LabEx, ...) et à apprendre mais comme on dit: petit à petit l'oiseau fait son nid :).
Alors n'hésitez pas à nous rejoindre pour partager vos connaissances et surtout votre entousiasme.
Quelques photos
Quelques liens
Quelques liens sur la spectroscopie :
Spectre d'émission des éléments
Un site ludique pour visualiser des spectre d'émission et d'aborbtion de différents éléments du tableau périodique.