Photométrie

Dans ce tutoriel, nous allons explorer les capacités de Siril pour effectuer des traitements photométriques afin d’afficher une courbe de lumière d’une étoile variable. Et dans cet exemple, la variabilité de l’étoile provient d’un transit d’une exoplanète.

EPIC-211089792 b, une exoplanète dans le Taureau, découverte en 2016 #

Résolution astrométrique #

Grâce à l’aimable autorisation de Gerard Arlic, un des co-découvreurs de EPIC-211089792 b sous la direction de l’astrophysicien A. Santerne, j’ai entre les mains un jeu de 111 images contenant un transit de la planète, une Jupiter chaude, devant l’étoile WASP-152. Ces images sont excellentes pour servir d’exemple et représentent ce qui se fait de mieux en collaboration pro-am. L’article scientifique de sa découverte est consultable ici .

Avant toute chose, assurez-vous de pré-traiter vos images afin de bien retirer le signal de darks et de flats sans quoi vos données photométriques pourraient être erronées. Ensuite, la première difficulté est de repérer l’étoile variable dans l’image. Chose aisée dans certains cas, cela peut s’avérer plus compliqué quand on ne connaît pas trop le champ photographié. L’outil Résolution Astrométrique de Siril s’avère dans ce cas là un outil précieux. Sur cette série d’images, je ne connais ni la focale utilisée, ni la taille des pixels de l’imageur. Il faut donc y aller par essais successifs en fixant une valeur de taille des pixels de façon totalement subjective, et faire varier la focale itérativement. Très rapidement, on arrive au résultat donné dans la figure ci-dessous. La résolution astrométrique a été faite sur la première image de la séquence.

La console affiche alors les paramètres astrométriques suivant :

20:17:50: Findstar : en cours...
20:17:50: Taille du catalogue PPMXL : 848 objets
20:17:50: 369 paires correspondantes.
20:17:50: Pts OK :            0.846
20:17:50: Résolution :        1.104 arcsec/px
20:17:50: Rotation :       +179.92 deg 
20:17:50: Focale :         1008.84 mm
20:17:50: Pixel dim. :        5.40 µm
20:17:50: Champ de vision :   01d 01m 51.88s x 46' 41.02"
20:17:50: Centre de l'image : alpha :  04h10m13s, delta : +24°20'47"

La résolution astrométrique réussie, on a maintenant accès à tout un lot de fonctionnalités intéressantes. Ici, on va utiliser la recherche d’objet en cliquant droit sur l’image, puis sur Chercher l'objet (ou bien en utilisant le raccourci ctrl + shift + /). Une petite boite de dialogue avec une zone de texte s’ouvre. Il suffit de rentrer à nouveau le nom de l’étoile WASP-152 (ou EPIC-211089792) et de valider avec la touche Entrée.

L’étoile abritant l’exoplanète WASP-152 est alors annotée, et cela va grandement nous aider par la suite.

Photométrie de la séquence #

Maintenant que nous avons repéré l’étoile au centre de notre attention, nous pouvons commencer l’analyse. Il faut en tout premier lieu aligner les images les unes avec les autres si elles ont des décalages entre elles, cela simplifiera l’analyse d’une même étoile sur toutes les images de la séquence. Rien de plus simple dans notre exemple car le nombre d’étoiles par image est largement suffisant. Le choix de l’alignement se porte donc sur Alignement global des étoiles en deux passes (ciel profond). Cette méthode a 2 avantages:

• Le premier est que cette option permet d’économiser de la place sur le disque dur car aucune nouvelle séquence n’est créée : les informations d’alignement sont conservées dans le fichier .seq.
• Le second est d’éviter de créer des images où les pixels seraient interpolés (lorsqu’il y a de la rotation), et les données brutes seraient modifiées. Si les images possèdent un petit décalage, même en rotation, cela n’est absolument pas problématique dans notre cas.

Dans mon exemple, l’alignement s’exécute sans encombre en un temps très court.

20:22:01: Le traitement de la séquence a réussi.
20:22:01: Temps d'exécution: 26.03 s.
20:22:01: Alignement fini.
20:22:01: 105 images traitées
20:22:01: Total : 0 en échec, 105 alignées.

Avant de rentrer dans le vif du sujet, avec la photométrie, il est conseillé d’aller dans l’onglet Graphique afin d’analyser les images et de désélectionner celles susceptibles de poser problème dans l’analyse. Les dernières versions de Siril possèdent un outil redoutable pour ça, avec la possibilité d’afficher plusieurs critères de sélection en fonction des autres. Notamment, après un alignement global il est possible d’afficher la FWHM en fonction de la rondeur des étoiles. Dans l’illustration suivante, j’ai même choisi d’utiliser la wFWHM qui est une FWHM améliorée.

L’image ci-dessus nous présente le résultat et l’on remarque que 6 images peuvent potentiellement poser problème. Un clic sur le point permet d’aller à l’image, et offre également la possibilité de la désélectionner. Dans le cadre de ce tuto j’ai désélectionné tous les points suspicieux. Ce tri peut encore être affiné à l’étape suivante.

Il est maintenant temps de passer à la partie photométrique et pour ce faire, nous allons passer en mode ‘Photometrie’ en cliquant sur l’icône dédié:

Nous allons commencer par l’étoile dont la luminosité est variable. En cliquant droit dessus, les ouvertures de photométrie sont automatiquement positionnées et la PSF de cette étoile sur la séquence est effectuée.

La photométrie est alors exécutée sur toute la séquence. Il est maintenant possible d’afficher de nouvelles courbes dans l’onglet Graphique : rondeur, FWHM, amplitude, magnitude, fond de ciel et les positions en X et Y. Une autre courbe nous intéresse ici tout particulièrement : la magnitude. Elle est donnée en valeur relative, et seules les variations comptent, pas les valeurs absolues. Vous pouvez ici, de la même manière que précédemment, supprimer des images qui vous paraîtraient suspectes. Une fois fait, voici à quoi ressemble l’affichage :

On cherche maintenant à effectuer la photométrie sur les étoiles de référence. Le même processus de sélection (clic droit en mode photométrie) sera utilisé. Il est toujours possible d’annuler la sélection de la dernière étoile avec le bouton Effacer la dernière. Idéalement il faut choisir des étoiles qui ne sont pas variables, ou au moins avec une variabilité négligeable par rapport à l’étoile analysée. Si on ne connaît pas les étoiles en périphérie de WASP-152, une option peut s’avérer utile :

• Il faut au préalable désélectionner le mode Photométrie.
• On sélectionne une étoile.
• Clic droit -> PSF (pas sur la séquence cette fois).
• Clic sur Plus de détails sur la nouvelle fenêtre ouverte.
• Une fenêtre internet s’ouvre avec les données sur l’étoile sélectionnée.

Ici, dans un but didactique, je n’ai volontairement pas poussé l’analyse autant en profondeur en choisissant au hasard 4 étoiles de référence. On essayera cependant de prendre des étoiles à la luminosité assez semblable, et situées pas trop près du bord de l’image (Attention à ce que les étoiles soient présentes sur toutes les images de la séquence !!). Après avoir choisi les étoiles de référence, lancez l’analyse photométrique de la séquence sur chaque étoile.

Il est intéressant de mettre en abscisse la date julienne plutôt que les numéros d’images.

Lorsque l’on affiche les courbes de magnitude, le bouton Courbe de Luminosité se dégrise et permet d’afficher, comme son nom l’indique, la courbe de lumière de l’étoile variable. Un fichier de données est également enregistré à des fins d’analyse plus poussées. Attention cependant, l’affichage d’une telle courbe nécessite l’installation au préalable du logiciel gnuplot .

Nous venons de voir comment, de façon simple, Siril permet de faire une étude photométrique d’un transit d’exoplanète. Évidemment, cette méthode est applicable à bien d’autres objets telles que les étoiles variables, occultation d’étoiles par un astéroïde, etc … Nous vous encourageons à tenter l’aventure et à partager vos résultats.