Retrait de la composante solaire dans le spectre de C/2020 F

[Hubert Boussier]

Bonjour,

Ces derniers jours j'ai réalisé quelques spectres de C/2020 F3, que l'on peut voir ici :
https://lesia.obspm.fr/comets/lib/displ ... ?Num=22154
https://lesia.obspm.fr/comets/lib/displ ... ?Num=22159

Lorsqu'on fait un spectre de comète la lumière que l'on recueille est la somme de la lumière du soleil réfléchie par les poussières, qui donne un continuum plus quelques raies d'absorption, et de la lumière émise par les composants sublimés du noyau. Ces derniers qui sont excités par le rayonnement UV du soleil renvoient une lumière caractéristique du composé et de son état, donnent des raies ou des groupes de raies d'émission.

Comme à chaque fois, je me pose la question de l'intérêt du retrait de la composante solaire du spectre de la comète. L'opération consiste en diviser le spectre de la comète par celui du soleil. Cela complique un peu la procédure de saisie car il faut trouver dans le ciel une étoile de type solaire si possible pas trop éloignée angulairement de la comète et faire une série de spectres. Si cette étoile est éloignée de la comète on a également besoin d'une nouvelle étoile de référence. Il arrive souvent que ces spectres ne soient pas parfaitement calés en longueur d'onde ce qui entraîne alors l'apparition d'artefacts lors de la division du spectre de la comète par celui du soleil.

De chez moi, C2020/F3 n'est visible que quelques dizaines de minutes avant le lever du jour, elle émerge du relief au ras de la montagne que l'on voit dans la direction où pointe le télescope.



Du coup on voit très bien le spectre solaire apparaître sur les dernières séries de spectres saisis.



C'était l'occasion d'utiliser cette information pour soustraire la composante solaire au spectre de la comète en utilisant les mêmes images. Si on prend soin de bien orienter la fente par rapport aux axes du capteur, il n'y a plus aucun décalage en longueur d'onde entre les deux spectres que l'on divise et cela devrait éliminer les artefacts dû au décalage en longueur d'onde des spectres divisés.


Comme C/2020 F3 est très généreuse en photon spectre, j'ai utilisé sur mon spectro LISA une fente de 15mu et peaufiné les ce qui permet d'atteindre une résolution de 950-1000, le doublet du sodium est bien vu double sur les images 2D.




Au final après division du spectre de la comète par celui du soleil, la physionomie du spectre de la comète reste la même, mais des raies d'absorption dues à la composante solaire sont éliminées. Voir notamment comment les raies des Fraunhofer H et K du calcium ionisé sont éliminées.



Je ne suis pas convaincu que cela apporte beaucoup au contenu informatif du spectre.

Ce traitement change l'intensité relative des raies CN/Na sans que je comprenne bien pourquoi, mais ce qui se passe en dessous de 4000Å avec mon LISA est toujours un peu étrange.

Si quelqu'un a une explication, sur ce point ou des remarques et critiques sur la méthode décrite, je suis intéressé.

Réponses possibles en français, anglais, espagnol, italien et provençal .


Bonnes observations.

[etienne bertrand]

Salut Hubert,

Bravo pour ton spectre de comète.

Par contre je trouve que ton spectre de comète a beaucoup de composante solaire, les raies H& K sont vraiment très intenses. As tu bien délimité les zones de fonds de ciel pour enlever la pollution lumineuse et le spectre du Soleil ?
As mon avis en faisant cela tu devras avoir un spectre cométaire avec bien moins de composantes solaire.

Pour la réponse instrumentale, tu as prit une étoile de type B/A à la même hauteur que la comète ?

[Hubert Boussier]

Bonjour Etienne,

Je réponds oui à tes deux interrogations.

Pour préciser mon propos, quand je parle de retirer la compsante solaire, je veux dire retirer le continuum qui dû à la lumière du soleil réfléchie par les poussières de la comète, ce n'est pas la pollution lumineuse, on aurait ce continuum même si j'observais la comète depuis l'espace.
Cela reviendrait à ne conserver que les raies d'émission dues à la comète et à éliminer le signal dû aux pousières.

Je pense que le fond de ciel qui est retiré lors du traitement par ISIS est une soustraction, là, je fais une division.

Hubert

[Michel Verlinden]

Bonjour Hubert,
Pour le retrait du fond de ciel, j'aurais capturé - si possible- des spectres un petit peu avant ou après ceux de la comète, entre le noyau et le Soleil. J'aurais donc plutôt réalisé une soustraction d'images 2D : spectres de la comète - spectre de fond de ciel. Cela semble cependant délicat si l'expérience est faite alors que la luminosité du ciel est variable (lors du crépuscule ou de l'aube notamment).
L'émission de lumière par la comète est dissymétrique par rapport à l'axe Soleil - noyau. De plus, on observe deux queues séparées même à proximité du noyau dans les astrophotographies. Je ne serais donc pas étonné si une soustraction du fond de ciel en utilisant des rectangles de part et d'autre du spectre du noyau et proches de ce spectre enlève de l'information. Observes-tu une modification des intensités relatives uniquement pour CN ou pour d'autres raies en émission (et notamment pour des sources intenses dans l'une des queues) ?
Il serait intéressant d'extraire des spectres des chevelures au-dessus et en dessous du spectre du noyau.
Amicalement,
Michel Verlinden

[Hubert Boussier]

Bonsoir Michel,

Merci pour tes suggestions.

"Pour le retrait du fond de ciel, j'aurais capturé - si possible- des spectres un petit peu avant ou après ceux de la comète, entre le noyau et le Soleil.

"J'aurais donc plutôt réalisé une soustraction d'images 2D : spectres de la comète - spectre de fond de ciel." ==> Il me semble que c'est ce que fait ISIS après que l'on a défini les zones de mesure de fond de ciel.

. ==> Avant l'apparition de la comète, il fait nuit et il n'y a pas signal de fond de ciel, ni de luminosité suffisante due au soleil.
Après les poses de la comètes, on se retrouve dans le cas que tu décrit où la luminosité du fond de ciel varie très vite.

"Je ne serais donc pas étonné si une soustraction du fond de ciel en utilisant des rectangles de part et d'autre du spectre du noyau et proches de ce spectre enlève de l'information"==>J'ai calé les zones utilisées pour mesurer le fond du ciel le plus loin possible de la trace de la comète afin de ne pas soustraire du signal de la coma éloignée du noyau au signal de le coma proche du noyau. Idem pour le spectre du soleil que j'ai pris loin de la trace de comète, mais je suis forcément limité par la hauteur de la fente. S'il y a du CN sur toute la zone couverte par la fente et si ce n'est pas le cas pour le Na, c'est en effet peut être ce retrait qui a éliminé une partie du signal de la raie du CN . D'où un changement du rapport d'intensité des raies Na et CN.
Comme tu peux le voir sur les images 2D, trace de la raie du Na est plus étendue d'un côté de la fente que de l'autre, mais cela n'est pas le cas (en tout cela ne se voit pas) pour les autres raies d'émission.

"Il serait intéressant d'extraire des spectres des chevelures au-dessus et en dessous du spectre du noyau."==> Oui c'est une idée, qui est faisable en reprenant le traitement des images à différentes hauteurs au dessous et au dessous de la trace du noyau, j'ai déjà fait cela sur une autre comète, je vais le faire sur F3, c'est d'autant plus facile que pour cette comète, il y a beaucoup de signal de part et d'autre de la trace du noyau.

Le problème est que je ne sais pas bien comment ma fente était orientée par rapport à la queue, je n'ai pas gardé d'image du capteur de guidage. On verra s'il y a une dissymétrie entre au dessus et au dessous de la fente mais je ne saurais probablement pas à quel endroit de la coma cela se passe.
C'est une chose à se souvenir pour la prochaine séance de poses essayer de bien repérer l'orientation et la position de la fente par rapport à la coma et à la queue.

Bonne observations

[etienne bertrand]

c'est interessant cette idée de soustraction car j'ai prit 2 spectres lors de ma derniere observation, un spectre avec la fente sur le noyau et l'autre de la coma.
Voici les deux spectres :

Noyau


Coma


MAintenant si je fais : (spectre noyau soustrait spectre coma)


Puis : (spectre coma soustrait spectre noyau)

[Hubert Boussier]

Bonjour Etienne,

Comme tu ne t'avance pas sur les enseignements à tirer de tes manips, je me lance.

Au cœur de la coma (ce que tu nomes le noyau), le rapport des intensités des pics CN/Na est <1 alors qu'il devient >1 si on prends le spectre un peu plus loin du noyau.
Cela semble montrer que le CN se diffuserait plus facilement loin du noyau que le Na. En tout cas dans la direction où tu as fait la mesure de ton deuxième spectre. As-tu la possibilité de savoir à quelle direction cela correspond par rapport à la queue de poussières par exemple ?

Hubert

[Michel Verlinden]

Bonjour,
Je vous recommande un article d'Arpigny (1985) disponible sur l'ADS, au sujet de la dissymétrie observée dans la répartition du signal des raies en émission lorsque la comète présente une queue gazeuse.
Voit-on mieux la dissymétrie sur les spectres en passant les images 2D en négatif ?
http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi- ... etype=.pdf
Un autre problème est la zone dont la lumière est capturée. Pour un objet distant de 1 u.a. et un échantillonnage photo de 2"/pixel, un décalage de 1 pixel correspond à une variation spatiale de 1500 km. A priori, la zone sondée diffère d'un observateur à l'autre, mais quelles différences cela entraîne-t-il sur la distribution spectrale mesurée ? Pour un même créneau d'observation, obtiendrait-on des résultats très similaires ou non ?
Question de l'orientation de la fente : si une image de guidage de plusieur dizaines de secondes permet de connaître la direction Soleil - noyau dans le cas de C/2020F3 (Neowise), ce serait bien de s'en passer par la suite, en ayant en surimpression cette direction déduite d'une astrométrie et de calculs de mécanique céleste. Existe-t-il une solution dans certains des logiciels existants ?
Amicalement,
Michel Verlinden

[Hubert Boussier]

Merci Michel pour la référence, en parcourant l'article, j'ai reconnu un texte que j'ai lu il y a deux ans, à 'époque je cherchais des informations sur les différents composés que l'on pouvait identifier par spectro et je n'avais pas prêté attention à cette question de dissymétrie, je vais donc relire l'article.

Concernant cette dissymétrie je peux te confirmer que si l'on regarde l'image 2D de mon dernier spectre on voit sans aucune ambiguïté que le Na n'a pas une répartition spatiale symétrique le long de la fente entre le dessus et le dessous de la trace de la comète. Par acquis de conscience j'ai vérifié cette impression visuelle en traitant les images en réglant la zone de traitement d'ISIS une fois 100" d'arc au dessus et une fois 100" d'arc au dessous de la trace du spectre de la comète.Il en ressort clairement une différence significative d'intensité relative du pic de Na.



Les choses sont inversées pour la raie du CN, malheureusement, mes données du côté UV du spectre sont moins bonnes que vers 6000 Å, aussi je n'affirme rien pour ce dernier point.



Concernant l'orientation, je ne peux rien dire de très précis, mais le spectre a été fait le matin, la comète à émergée de l'horizon N-NE plus ou moins verticale, la queue était en dessus de la coma, ma fente est placée parallèlement à la déclinaison, cela veut dire que une fois centré sur la coma, grosso modo une extrémité de la fente pointait du côté queue et l'autre extrémité de la fente pointait en avance sur la trajectoire de la comète . Il est donc logique qu'il y ait plus de chose à capter côté queue où la comète vient de passer que du côté où la comète n'est pas encore arrivée.

Hubert

[Robin Leadbeater]

Take care to correct for the Doppler shift if using this technique at high resolution. The solar spectrum in the dust is shifted relative to the sky spectrum. (by ~0.5A currently from my high resolution spectrum) Also the continuum of the sky is not the same as direct sunlight (It is bluer)

Robin