Spectroscopie

[pejive]

J'ai réalisé un premier essai avec un réseau de diffraction "Star Analyser 100" placé devant l"asi 290 à la distance de quelques cm
(le réseau se monte comme un filtre sur le nez 1.25" de la caméra) au foyer de la lunette 102/660.
Bref rappel sur la théorie des réseaux plans

reseau.jpg (26.05 Kio) Consulté 7090 fois

Un ensemble de fentes parallèles équidistantes (p est le pas du réseau) éclairé par un faisceau de lumière parallèle diffracte la lumière dans toutes les directions.
Si on regarde dans la direction faisant l'angle theta avec la perpendiculaire au plan du réseau: les rayons venant de 2 fentes consécutives présentent une différence de marche correspondant à la distance ah. Pour que leurs intensités lumineuses s'ajoutent il faut que cette différence de marche corresponde à un nombre entier de longueur d'onde.
On a donc des maxima d'intensité chaque fois que ah= p*sin(theta)= k*lambda

soit sin(theta)=k*lambda/p


Si le réseau est éclairé en lumière blanche on obtiendra donc une multitude de spectres dans les directions correspondantes; k est appelé ordre du spectre.
Un peu de calcul: pour le Star Analyser 100 le pas du réseau est 0,01 mm
les maxima du 1er ordre sont à 2,3° pour le violet à 400nm et 4° pour le rouge à 700nm
Pour le 2e ordre 4,6° pour le violet; on peut donc avoir un léger chevauchement des spectres

En pratique:
sur cette image un peu surexposée on distingue le début du spectre d'ordre 2

La caméra n'était pas equipée du filtre IRcut; le proche infra-rouge est donc enregistré (zone orangé-blanc après le rouge)

spectro02.jpg (28.83 Kio) Consulté 7090 fois

La largeur du spectre montre la réponse spectrale de la caméra
La mise au point se fait sur l'image d'ordre zéro (éventuellement sur celle d'étoiles faibles proches)

spectro03.jpg (36.87 Kio) Consulté 7090 fois

L'étoile Beta And utilisée pour ce test n'est peut-être pas la mieux choisie pour espérer voir quelques bandes d'absorption (raies de l'hydrogène ?)
Il faut si possible ajuster la distance réseau-capteur en fonction de la taille du capteur .
Voir également si on peut mettre le filtre IR-cut ?
...à suivre..

[pejive]

Montage du StarAnalyser sur le nez de la caméra. Une bague est prévue pour bloquer le réseau dans une position précise (pas encore testé)

Illustration de la diffraction: le Star Analyser est éclairé par un pointeur laser(lambda 650nm)

SArouge.jpg (38.34 Kio) Consulté 7086 fois

[pejive]

Réouverture du dossier avec l'asi 485
Les résultats précédents avec l'asi 385 étaient logiques et faciles à interpréter.
Avec la 485 je n'ai pas du tout obtenu la même chose; pourtant le montage était identique: lunette 102/660 Star Analyser fixé sur le nez 1.25" à environ 66mm du capteur
edit: avec filtre IR-UV cut
Test sur Procyon:

procyon-sp.jpg (24.26 Kio) Consulté 6983 fois

le réseau est "blazé" pour le spectre d'ordre 1 qui est ici surexposé avec un élargissement bizarre côté bleu; le spectre d'ordre 2 semblerait plus exploitable
Avec une exposition normale seul le spectre d'ordre 1 est visible

procyon-sp-k1.jpg (3.29 Kio) Consulté 6983 fois

Test sur M44:
avec plusieurs étoiles on peut se permettre de faire un stack

avec les yeux de Chimène on distinguerait quelques bandes d'absorption dans le bleu
Test sur M67

Test sur Vega
Le spectre d'ordre 2 semble là-aussi le plus intéressant

vega-spk1k2.jpg (15.26 Kio) Consulté 6983 fois

Du côté de M57 (je crois)
je n'étais pas loin

xx-sp-astrom.jpg (59.6 Kio) Consulté 6976 fois

Conclusions provisoires
* le Star Analyser était initialement prévu pour être utilisé avec les webcams, bien moins sensibles que nos caméras actuelles;
le spectre d'ordre 1 est trop lumineux; il vaudrait mieux utiliser celui d'ordre 2.
*Il est recommandé de placer un filtre IR-UV cut juste derrière le réseau pour limiter le chevauchement des spectres d'ordre 1 et 2
Je l'avais bien mis , mais près du capteur
*les meilleurs résultats sont obtenus, lorsqu'il y a plusieurs étoiles, avec des expositions courtes 1 à 2s.
*en l'absence de goto, il est souhaitable de disposer en parallèle d'une lunette guide avec caméra, car il ne faut pas espérer faire du platesolving avec ce genre d'images
quoi que...
à suivre...

[pejive]

calculs- calculs- calculs
D'abord traduction graphique de la formule indiquée au début de ce post

SA100k1k2.jpg (101.05 Kio) Consulté 6980 fois

on voit que si on se limite à la bande 400-800nm les spectres d'ordre 1 et 2 ne se chevauchent pas; c'est sûrement étudié pour

Maintenant à quelle distance du capteur faut-il placer le réseau pour avoir l'étoile (spectre d'ordre zéro) et le spectre d'ordre 2 ?
Le capteur de la 485 fait 6,3mm x 11mm
On peut se donner par exemple 10mm et l'angle de 9,2°=theta qui correspond à 800nm
La trigonomètrie nous indique que tan(theta)= 10/D d'où D= 10/tan(9,2)= 61,7 mm on va dire 62mm modo grosso.

[pejive]

juin 2023 le retour des spectres
On peut utiliser un programme d'analyse des spectres avec StarAnalyser; ce programme RSpecs est payant mais le prix de la licence n'est même pas celui d'un filtre
https://www.rspec-astro.com/star-analyser/
Pour le moment je dispose d'un mois d'essai gratuit.
Voyons voir ce que l'on peut faire avec le spectre de Procyon enregistré l'an passé.

procyon-sp-k1.jpg (3.29 Kio) Consulté 6871 fois

1- Il faut d'abord orienter correctement le spectre et le positionner entre les 2 lignes horizontales

rspec01.jpg (105.12 Kio) Consulté 6871 fois

2- Il faut ensuite étalonner en longueur d'onde, ce qui suppose de reconnaître des raies d'absorption, généralement la série de Balmer de l'hydrogène.
On repère une raie dans le bleu, probablement H gamma et une raie dans le rouge H alpha

rspec02.jpg (57.76 Kio) Consulté 6871 fois

rspec03.jpg (47.78 Kio) Consulté 6871 fois

3- On vérifie la validité de l'étalonnage en affichant la série de Balmer

rspec04.jpg (66.53 Kio) Consulté 6871 fois

4- Il est possible de comparer le spectre à celui d'une classe d'étoiles.
Dans le cas de Procyon ce serait F5-V

rspec05.jpg (78.62 Kio) Consulté 6871 fois

pas très concluant.
Le maximum correspond à une température de 6500 K ce qui n'est pas faux

rspec06.jpg (76.95 Kio) Consulté 6865 fois

Mais c'est déjà intéressant
Je vais reprendre tout çà avec mes nouvelles caméras et des spectres de meilleure qualité
Evidemment une lecture approfondie du manuel s'impose

[mickyman23]

Je vais suivre ce post avec intérêt!

[pejive]

Je vais suivre ce post avec intérêt!

voir aussi les travaux en cours
viewtopic.php?f=18&t=3890

[spica2000]

Ahhh la spectroscopie...un jour sans doute...

[mickyman23]

Donc du coup on a pas besoin d'avoir une caméra top moumoute? (Genre 533, 269...)
Je peux prendre une 290 couleur en 1"25 par exemple?

[pejive]

Donc du coup on a pas besoin d'avoir une caméra top moumoute? (Genre 533, 269...)
Je peux prendre une 290 couleur en 1"25 par exemple?

Oui çà marche même avec une webcam
Mais çà peut être intéressant d'avoir une cam sensible en rouge et proche IR; la 290 mc est bien

[mickyman23]

Donc du coup on a pas besoin d'avoir une caméra top moumoute? (Genre 533, 269...)
Je peux prendre une 290 couleur en 1"25 par exemple?

Oui çà marche même avec une webcam
Mais çà peut être intéressant d'avoir une cam sensible en rouge et proche IR; la 290 mc est bien

Je sens que ça va me plaire cette histoire...
Ça m'intéresse pour l'étude des compositions, temperature,luminosité, masses, magnitude absolu, vitesse radiale et distance des étoiles...
Mais pas tout de suite heinnnn...
Je suis tes progrès et je reviendrai vers toi pour (plein) de questions...

[kaelig]

Merci @pejive , je suis

[clouzot]

Merci @pejive , je suis

Idem ! Ça m’a toujours fasciné.
Je me suis amusé à faire quelques transits d’exoplanète, et je me demandais si on avait assez de résolution en spectro pour utiliser cette autre méthode via le décalage des raies (j’imagine que non, mais bon, sait-on jamais !). Et pareil pour les étoiles doubles spectro qui doivent être un peu plus simples

[pejive]

Pour faire de la haute résolution il faudra utiliser le matériel du commerce genre Star'Ex ou être un très bon bricoleur
On doit pouvoir trouver des étoiles doubles accessibles avec un simple Star Analyser peut-être le 200 plutôt que le 100.
Tout çà demande à être tester mais il faudrait que l'on arrive à revoir les étoiles

[spica2000]

Je me suis amusé à faire quelques transits d’exoplanète, et je me demandais si on avait assez de résolution en spectro pour utiliser cette autre méthode via le décalage des raies

me suis renseigné. Les transits de bidules devant les étoiles, c'est pour la TRES HAUTE résolution, en utilisant l'effet Rossiter-McLaughlin (évidemment je ne sais pas de quoi il s'agit). Les amateurs normaux se lancent en basse et/ou haute résolution. Le copain de Kaelig à St Trop par contre, oui il doit être équipé très haute résolution.