photométrie regard théorique et illustré pour une bonne...
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Photométrie-
regard théorique et illustrépour une bonne pratique
Raoul Behrend
Observatoire de Genève
Causerie au wetal’15
De quoi parlons-nous ?– 2 mag : zénith-horizon– 0,5 mag : WUMa, RRLyr– 0,5 mag : origine des GSC-ACT, USNO- A2.0, etc.– 0,1 mag : DSct– 0,1 mag : vignettage– 0,05 mag : effet atmosphérique sur la couleur– 0,02 mag : effet de l’obturateur en courte pose– 0,02 mag : sensibilité variable dans un pixel - 1 mag !– 0,02 mag : sensibilité pixel à pixel– 0,01 mag : scintillation pour un 20cm en 10s– 0,01 mag : transit profond– 0,01 mag : linéarité d’un ccd/cmos– 0,01 mag : recalage des bandes– 0,001 mag : objectif pour un transit– 0,001 mag : bruit de grenaille pour 1 million d’électrons– 0,0001 mag : limite actuelle au sol
(31450) 1999 CU9E=2015-09-28.54544 M=2036-11-16 T=0.1421435 (0.0000004) f=2.479-0.40
-0.35
-0.30
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
Rene Roy et al. Silvano Casulli et al. David Romeuf et al. Virginio Oldani et al.Alexander Scholz et al.
(c)2015 OdG-RB
(31450) 1999 CU9
Mmax-Mmoy=0.126 (0.001)
Mmoy-Mmin=0.142 (0.001)
Mamp=0.267 (0.002)
Eclat^1.00
f=2.479
Rene Roy et al. Silvano Casulli et al. David Romeuf et al.
Virginio Oldani et al. Alexander Scholz et al.
(c)2015 OdG-RB
Electronic Telegram No. 4157
Central Bureau for Astronomical Telegrams
Mailing address: Hoffman Lab 209; Harvard University;
20 Oxford St.; Cambridge, MA 02138; U.S.A.
e-mail: [email protected] (alternate [email protected])
URL http://www.cbat.eps.harvard.edu/index.html
Prepared using the Tamkin Foundation Computer Network
(31450) 1999 CU9
D. Pray, Sugarloaf Mountain Observatory, South Deerfield, MA, U.S.A.;
P. Pravec, K. Hornoch, J. Vrastil and H. Kucakova, Ondrejov Observatory;
V. Benishek, Belgrade Astronomical Observatory, Serbia; R. Roy, Observatoire
de Blauvac, France; R. Behrend, Geneva Observatory; D. Romeuf,
Chapdes-Beaufort, France; B. Warner, Center for Solar System Studies, Eaton,
CO, U.S.A.; A. Scholz and G. Hodosan, Observatory of the University of St.
Andrews, U.K.; J. Pollock, Appalachian State University; R. Montaigut and A.
Leroy, OPERA Observatory, France; and D. Reichart and J. Haislip, University
of North Carolina, Chapel Hill, report that photometric observations obtained
during Sept. 5-Oct. 13 reveal that minor planet (31450) is a binary system
with an orbital period of 53.47 ± 0.07 hr. The primary shows a period of
3.4116 ± 0.0003 hr, and has a lightcurve amplitude of 0.24 mag at solar
phases 5-9 deg. Mutual secondary eclipse/occultation events that are 0.05
magnitude deep indicate a lower limit on the secondary-to-primary
mean-diameter ratio of 0.22.
NOTE: These 'Central Bureau Electronic Telegrams' are sometimes
superseded by text appearing later in the printed IAU Circulars.
(C) Copyright 2015 CBAT
2015 October 26 (CBET 4157) Daniel W. E. Green
(31450) 1999 CU9E=2015-09-28.54544 T=2.22792 f=9.014-0.40
-0.35
-0.30
-0.25
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
Rene Roy et al. Silvano Casulli et al. David Romeuf et al. Virginio Oldani et al.Alexander Scholz et al.
(c)2015 OdG-RB
(3951) ZichichiE=2007-01-14.03993 M=2027-07-24 T=0.1414350 (0.0000004) f=1.266 -0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
Pierre Antonini Pierre Antonini et al. Francois Colas et al. Rui Goncalves et al.Rui Goncalves Hiromi Hamanowa et al. Donn Starkey et al. Federico ManziniFrancois Colas Vishnu Reddy Hiromi Hamanowa et al.
(5971) TickellE=2008-10-02.30017 M=2011-01-06 T=0.124881 (0.000003) f=1.124 0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Pierre Antonini et al. Federico Manzini et al. Hiromi Hamanowa et al.
Flux, magnitudes, atmosphère
Pm=-2,5 log10(f/fref)<m=magnitude observée< f=flux observé< fref=flux de référence
PEffet de l’atmosphère<M=magnitude hors atmosphère (but !)<m=M+a si monochromatique<m=M+a+b C si bande pas trop large< C=indice de couleur
Effets atmosphériques
Pm=M+a+b C< Forme invariante par transformation affine de C– Erreur systématique sur l’origine : sans effet– Erreur systématique sur l’échelle : sans effet
PA disposition<m-M=a+b C si couleurs cataloguées<m-M=a+b C’ si couleurs mesurées
PSous forme matricielle< (m1-M1) (1 C1) (a)< (m2-M2)=(1 C2) (b) | a et b par moindres carrés< (m!-M!) (1 C!) matriciels (y c. incertitudes)
Construction du catalogue
Un bon modèle métrologiquemodélise les cibles et les références
PVVVVVRRRRR ou VRVRVRVRVR< Réduire classiquement en refusant les termes decouleur
PCompiler les données< Valeur et incertitudes< En déduire les couleurs
PRéduire la série complète avec termes decouleur
PDétection/rejet et retour à la compilation (3x)
Usage d’un catalogue
PRamasser les couleurs dans USNO-A2.0< Erreurs systématiques jusqu’à 1mag< Impossibilité de “piquer” une étoile de référencede bonne couleur
< couleur des variables pas fiable< assigner une couleur plausible à la cible
PCompiler les données
PRéduire la série avec termes de couleur
PDétection/rejet et retour à la compilation (3x)
Effets instrumentaux
Du rêve à la réalité
< L=F t Limage Flux temps< L=F t+Z+C Zéro=bias Cosmiques< L=P F t+Z+C Plat=flat< L=P F t+Z+N t+C Noir=dark< L=P F (ti-to)+Z+N tc+C< L=P F (ti-to)+Z+N tc+C+)L : thermocouplage< L=P F (ti-to)+Z+N tc+C+)L+S : paraSites< Dérive selon la température : X:=X+)X(T)< temps to d’oburateur : une carte - tc aussi< convolution avec les vibrations, le suivi,diffraction, mise au point, les aberrations, etc.
< certains parasites radioélectriques
Prétraitement
Capteur supposé linéaire
PL=P F (ti-to)+Z+N tc+C+)L+S
PRemonter à F n’est pas possible... à causede C et la normalisation de P
PCombiner des images “identiques” permetde s’affranchir en partie de C
P)L peut parfois être mesuré avec les ligneset colonnes de bord !
PSi S est régulier, firltrage dans l’espace deFourier
Non linéarité du capteur
POrigines< chaîne de sortie avec l’amplificateur< convertisseur analogique/numérique< fuites internes des pixels< défauts de transfert
PPrincipes métrologiques généraux< on n’utilise pas un capteur linéaire à plus que 2/3de sa dynamique (si anti-bave : 1/2)
< le comportement dans le premier tiers de lapleine échelle est souvent très bien linéaire
Recette pour la haute précision
Application au transits exoplanétaires
P>5 pixels dans le coeur (flou, vibreur), >30s
PGuidage parfait, caméra thermorégulée
P Images de calibration :<même nuit, même logiciel, même configuration
PPas bons : altazim : avec araignée en champdense, on rejette; sans : grande méfiance,car dérotateur ! Cécédé “TV”
PBons : lunettes, Schmid-Cassegrain
PMesure et usage des couleurs
Trois méthodes
<Ouverture - 5 mmag– “ciel+étoile” dans un disque– “ciel” dans un anneau– combinaison pour n’avoir qu’“étoile”
< Ajustement - 10 mmag– “ciel”, “ciel+gradient” dans un disque par uneconstante ou un plan
– “étoile” par profil calé dans un disque, yc. le fond
< Soustraction d’image - 1mmag– Recalage des images (rotation, translation, échelles,déformations)
– Noyau de convolution inter-image (égalisation du flou)– Soustraction optimale– Mesure des résidus : ajustement contraint en position– Attention à la normalisation
Pourquoi la soustraction ?
PA mesurer: signal=(signal+fond)-fond
PZone de fond contient :< du rien (défauts de correction du capteur)< des objets diffus (araignées, galaxie)< des étoiles faibles< le pied de l’étoile centrale
PRecette pour le fond (3 médiane-2moyenne) ne marche pas !
PZone de signal contient :< Pareil en plus de l’objet à mesurer
Exemple
– Sébastien Fabbro, Photométrie de supernovae etapplications cosmologiques, thèse, 2001
– Voir aussi Swarp, Terapix, Isis
Photométrie d’ouverture
Mesure de l’intensité dans un disque centré sur la cible...
PAvantage< Boîte allongée pour le suivi à mi-vitesse desgéovoisineurs
PDifficultés< Disque< Centré< Rayon< Solution de choix : intégration de l’interpolant
Photométrie par ajustement
Ajustement d’une fonction idoine sur le profil de la cible...
PAvantage<mesure le signal là où il y a de l’énergie< en principe moins de bruit
PDifficultés< comas et aberrations hors du noyau font quel’ajustement n’est pas toujours parfait
< dérives durant la nuit< auto-guidage fortement recommandé
En résumé
PDifficulté*Incertitude$1
PPas de catalogue général profond tribande< USNO-A2.0 en attendant Gaïa
PMesure isolée< catalogue spécialisé< photométrie absolue (Landolt, Genève)
PGrappes de mesures< catalogue personnel propre à un champ< large bande pour CdR+CdL classiques< bande standard pour transits (plutôt dans lerouge)
(6458) NoudaE=2004-09-05.03699 M=2004-09-23 T=0.17721 (0.00030) f=1.037 -0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
OFXB
(389) IndustriaE=2009-08-25.80479 M=2010-01-12 T=0.35309 (0.00015)-24.40
-24.35
-24.30
-24.25
-24.20
-24.15
-24.10
Maurice Audejean
(1139) AtamiE=2005-08-31.99250 M=2021-11-15 T=1.14359 (0.00004) f=1.055 -0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
Federico Manzini et al. Rene Roy Raoul Behrend et al. Pierre AntoniniPertti Paakkonen Laurent Bernasconi Arnaud Leroy et al. Arto OksanenArto Oksanen et al. Federico Manzini Roberto Crippa et al. Raymond PoncyStephane Charbonnel Donn Starkey Josep Coloma Cyril CavadoreEric Barbotin et al. Jean-Marie Llapasset Gino Farroni Bob Koff
P jumeaux et synchronisés
-0,7 mag
a
br
P jumeaux et synchronisés
Pa/ba/b
a
br
P jumeaux et synchronisés
Pa/b
P r/b
r/b
a
br
P jumeaux et synchronisés
Pa/b
P r/b
PT: période
PD–3 B/(2 G) r3/(a b2) 1/T2
a
br
PTama< D=2,2 kg/l r=27 km
PBerna< D=1,1 kg/l r=27 km
PDebussy< D=0,8 kg/l r=14 km
PFrostia< D=0,75 kg/l r=27 km
PAtami< D=1,3 kg/l r=21 km
D–3 B/(2 G) r3/(a b2) 1/T2
a
br
Epicerie...
PDensité de rangement des sphères< en vrac : 60%< secouées dans une boîte : 64%< empilement d’oranges : 74%
(12008) Kandrup
Mmax-Mmoy=0.422 (0.002)
Mmoy-Mmin=0.338 (0.002)
Mamp=0.760 (0.003)
Eclat^1.00
f=2.479
Federico Manzini et al. Claudine Rinner Pierre AntoniniRene Roy Rui Goncalves Arnaud LeroyFederico Manzini Jean-Gabriel Bosch Laurent BernasconiEric Frappa et al. Laurent Brunetto Zalpha ChallitaFrancois Colas et al. Francois Colas et al. Martine Castets et al.(c)2010 OdG-RB
(12008) Kandrup
Mmax-Mmoy=0.134 (0.001)
Mmoy-Mmin=0.134 (0.001)
Mamp=0.268 (0.002)
Eclat^1.00
f=2.165
Romain Montaigut et al. Andre Debackere et al. Frederic Vachier et al.Arnaud Leroy et al. Romain Montaigut et al. Jean-Paul Godard et al.Arnaud Leroy et al. Stephane Charbonnel et al. Federico Manzini
(c)2010 OdG-RB
xy
z
1.10
4
7
101.114
7
10
1.12
4
710
1
47
101.10
47 10
1.11
47
10
1.10
1.111.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17 1.18
1.19
1.20
1.21
V404 Cyg T=0.125495710.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
Rene Roy et al. Ramon Naves Nicolas Esseiva et al.
V404 CygE=2015-06-21.01229 M=2026-12-10 T=0.1254957 (0.0000006) f=125.716 10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
Rene Roy et al. Ramon Naves Nicolas Esseiva et al.
(c)2015 OdG-RB
GSC 316-779=CD1=QU VirE=2002-05-20.52240 M=2074-06-29 T=0.3993040 (0.0000010)11.70
11.75
11.80
11.85
11.90
11.95
12.00
12.05
12.10
Christophe Demeautis Laurent Bernasconi TASS
GSC 494-587=LB57E=2003-08-23.07400 M=2006-06-05 T=0.67856 (0.00008)11.65
11.70
11.75
11.80
11.85
11.90
11.95
12.00
12.05
12.10
12.15
12.20
12.25
Laurent Bernasconi
USNO-A2.0 750-20261632=JPT1E=2004-10-13.77130 M=2004-10-15 T=0.0610 (0.0006) f=0.789 15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
16.0
Jean-Paul Teng et al.
RR19E=2004-08-06.97500 M=2008-07-25 T=0.56720 (0.00004) f=2.820 14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
15.0
15.1
15.2
15.3
15.4
15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
16.0
Rene Roy
USNO-A2.0 975-282849=PA10E=2007-11-04.94839 T=0.50000 f=3.060 14.0
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
14.6
14.7
14.8
14.9
15.0
15.1
15.2
15.3
15.4
Pierre Antonini et al.