TNO

 

Cette page est consacrée à une collaboration Professionnel/Amateurs ayant eu lieu en prévision de l'occultation d'une étoile par un astéroïde Trans-neptunien . Ce fût au cours d'une mission au T60 au mois de Novembre 2008 initialement destinée à de la speckles interferometry sur étoile double.

Astrométrie sur TNO (20000 Varuna)

            La deuxième nuit ayant été marquée par la neige, il a fallu attendre la troisième nuit pour compléter le programme intérféro, et pour passer a notre deuxième sujet d’étude : l’astéroïde 20000 Varuna. Cet astéroïde appartient à la famille des TNO (Trans Neptunian Orbiter).

Le sujet de cette étude est issu d’une discussion avec Eric Frappa au cours des rencontres du ciel et de l’espace de l’AFA à la Cité de la Villette en Novembre 2008. au cours de cette discussion, Eric me parle d’une occultation d’étoile par cet astéroïde, devant intervenir au cours de la nuit du 7 décembre entre 2h06 et 2h17 TU.

Le problème de cet astéroïde est que comme la plupart des TNO, ses caractéristiques physiques (tant orbitales que constitutives) sont extrêmement mal connues. Autrement dit il s’agissait de faire des images du champs contenant l’étoiles et l’astéroïde pour affiner la trajectoire, ainsi que la position exacte de l’étoile potentiellement occultée, en profitant du champs très important du télescope et de la caméra (44’x29’).

La première contrainte, est la magnitude de l’astéroïde, frôlant la magnitude 20. Obtenir l’astéroïde sur l’image, avec un temps d’exposition assez court (3minutes) pour ne pas voir le déplacement de l’astéroïde sur le T60 relevait donc d’un défit particulièrement intéressant.

            L’extrait du mail suivant, que m’a adressé Eric Frappa, au cours de la deuxième nuit retrace le besoin des astronomes pour affiner la prédiction :

« J'ai déjà exposé à Bernard ce qu'on voulait, à savoir des images avec dans le même champ (20000) Varuna et UCAC2 40846256 pour faire de l'astrométrie. Il faut poser suffisamment pour voir (20000) qui est vers la magnitude 20. L'étoile est de magnitude ~14.7. »

La discussion s’est alors engagée avec Raoul Behrend, astronome professionnel à l’observatoire de Genève, et qui a pris ensuite en charge le dépouillement des images que nous avons acquise. Ses directives étaient les suivantes :

« Pour le T60 et sa courbure de champ telle que je peux la voir sur les images de Denis Marchais, 15' c'est beaucoup trop.
Il faudrait des images centrées sur chacune des cibles en bougeant "dans tous les sens" de 2-3' (histoire de bien mesurer la courbure du champ). C'est-à-dire au nord, au sud, à l'est et à l'ouest plus bien centré. Disons 10 images en tout par cible devraient aller. Ne pas faire les poses trop longues, pour ne saturer aucune des étoiles sur au moins 3-4 champs. Les autres champs peuvent être plus profonds.
Pour Varuna: pareil. Quelques images sans saturation des étoiles (pour faire le catalogue local), puis faire les poses plus longues. A mon avis, une dizaine de poses de 3 minutes devraient aller.
Filtre R pour toutes les images, et deux trois en V. »

            La météo ne nous ayant pas permis d’obtenir suffisamment d’images au cours de la deuxième nuit (une seule image), il nous a fallut attendre la nuit suivante pour avoir une série exploitable. Ce sera d’ailleurs la seule, la météo ayant décidé de tourner à la tempête sur la fin de semaine.

Ce fut au cours de cette deuxième nuit que nous nous sommes aperçus que ce modeste travail était inclus dans un véritable travail de recherche professionnel international comprenant des astronomes des 4 coins du monde (Suisse, Allemagne, Brésil, Australie, Italie, France).

La première prédiction établie sur une série d’image d’une qualité malheureusement médiocre a cause de la proximité de la lune et du brouillard, a tout de même permis à Dave Herald de Canberra (Australie), d’affiner la position de l’étoile et de faire une réactualisation de la prédiction en date du 20 Novembre :

La deuxième nuit de travail sur cet objet nous à permis d’acquérir 2 séquences grand champs de l’astéroïde et de l’étoile. Pour la trajectoire de l’astéroïde, nous avons eu la chance d’avoir François Colas utilisant le T1M du pic en même temps que nous faisions les images grand champs (ce dernier en a d’ailleurs profiter pour tirer de ces images de la nuit une courbe de lumière avec une amplitude de 0.4 magnitudes).s

Toutes les conditions étaient donc réunies pour obtenir des données scientifiquement exploitables :

La série d’image dont nous présentons un extrait sur la page précédente a permis à Raoul Behrend d’établir le catalogue astrométrique des étoiles du champ, avec une précision suffisante pour réduire l’incertitude sur la prédiction d’occultation.

            Dans un deuxième temps, et en complément de la série d’image de François Colas, la trajectoire de Varuna a pût être affinée par le déplacement de l’astéroïde sur le champ d’étoile :

Plusieurs professionnels se sont penchés sur les images du T1M et du T60 (Marcelo Assafin –Brésil-, Jan Manek,-Tchéquie- , Steve Preston –USA-, Bruno Sicardy Jean Lecacheux –France-, Raoul Behrend –Suisse-) , et des observations complémentaires (Bernard Christophe –France-, Marcello Assafin –Italie-) ont permis d’affiner la prédiction, dont nous présentons ici la résultat de Bruno Sicardy en date du 27 novembre, basé sur les extractions de Raoul Berhend :

            L’extrait du mail de Marcello Assafin le 25/11/08 à 4h15 résume à lui seul le travail effectué :

             «  Here it follows the astrometry made by the Rio group performed with the PRAIA package over the images kindly furnished by Francois Colas (1m) and by Bernard Tregon (T60) taken at Pic du Midi. Many thanks to Francois, Bernard and Eric Frappa! And to Raoul Behrend for the useful advices on the observations!

There were 18 useful Varuna observations from the 1m telescope. Typically 5 good UCAC2 stars were available in the 4'x5' field. Varuna magnitude was roughly 20.4 (Colas has sent a plot of the light curve of Varuna with a 0.4 magnitude variation). From the T60 (D=60cm) telescope, a good coverage of the region was possible (field of 44.5'x 29.7') including the candidate star. The astrometry of the 10 fields was successful using a polynomial of third degree in the reductions, where usually more then 250 good UCAC2 stars were present.”

 

Autrement dit le T60 doté de sont équipement actuel est à niveau pour permettre une collaboration fructueuse entre les astronomes professionnels et les amateurs dans le domaine de l’astrométrie de précision, et ce grâce à la possibilité d’acquérir des images grand champs.

Le résultat final à montré l’extrême difficulté de la prévision des occultations, car un décalage de quelques milliarcsecondes sur la position de l’étoile ou sur la trajectoire prévue de l’astéroïde provoque un décalage de plusieurs centaines voire milliers de kilomètres de la bande de centralité de l’occultation initialement prévue. Ce fut le cas ici, et l’observation de l’occultation s’est révélée effectivement négative pour les observateurs mobilisés le 7 décembre.

De nouvelles prédictions sur des occultations d’étoiles par des TNO seront à l’avenir nécessaire pour affiner la connaissance des ces objets encore mystérieux. En effet, leurs caractéristiques physiques sont mal connues (diamètre, atmosphère, …). Des missions ultérieures pourront peut être amener à de nouvelles collaborations sur le sujet.

Conclusion sur la partie astrométrie :

             Ce fut une partie de la mission non prévue au départ, mais qui fût extrêmement gratifiante !! Martine et moi avons eu la joie et l’honneur de participer « pour de bon » à une collaboration professionnelle/amateur sur un sujet brûlant. Cela montre que ce type de contribution pourrait permettre d’entamer une collaboration officielle entre l’AT60 et la communauté des professionnels sur ce type d’évènement.

 

 

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