Comment rechercher et découvrir un nouvel astéroïde

astéroïde
Comment rechercher et découvrir un nouvel astéroïde

Vous aussi, vous pourriez découvrir un astéroïde ce soir. La technologie numérique et la révolution CCD ont donné aux astronomes amateurs la possibilité de le faire. À première vue, ces affirmations peuvent sembler peu fondées. Après tout, vous pourriez aussi découvrir une nouvelle étoile, une supernova ou une comète : les amateurs ont prouvé qu’ils pouvaient faire ces choses. Mais dans le cas des astéroïdes, il y a une grande différence. Si vous décidez de les chercher par une nuit claire et sombre, le succès de votre recherche est pratiquement garanti, alors qu’avec les trois autres types d’objets, les chances sont, en réalité, plutôt minces.

C’est la conclusion à laquelle est parvenu un astrophile américain après avoir découvert huit astéroïdes par hasard avec un télescope de 30 cm équipé d’une caméra CCD alors qu’il suivait des objets astronomiques connus au cours des 12 mois précédents. Un nouvel objet était apparu dans l’un des six champs CCD couvrant chacun 12 par 16 minutes d’arc. Il s’agissait certes de statistiques sur de petits nombres, mais on peut voir qu’il s’agit d’un projet facile à réaliser si l’on prend six champs au hasard le soir pour trouver quelque chose de nouveau.

Il décide de mettre son hypothèse à l’épreuve et filme une nuit cinq champs qui se chevauchent près de l’écliptique dans les Poissons. Couvrant une zone du ciel de seulement 18 minutes d’arc de large sur 50 de haut, il était prêt à attribuer l’échec à la Lune – brillante à près de 90 % – toute proche. À sa grande joie, cependant, trois objets mobiles sont apparus dans le premier champ ! L’un d’eux s’est avéré être un astéroïde connu, mais les deux autres étaient nouveaux, et il a reconnu leur découverte.

observation

L’observation occasionnelle de vastes zones du ciel peut conduire à la découverte d’astéroïdes si l’on utilise un équipement adéquat, tel que celui utilisé par de nombreux astrophiles aujourd’hui.

À la fin de l’année, il avait cherché huit autres nuits, filmant généralement plusieurs champs adjacents à ceux contenant des objets connus, et avait examiné une zone totale d’environ neuf degrés carrés près de l’écliptique. Toutes les nuits sauf une ont été couronnées de succès, avec la découverte de 21 autres astéroïdes de magnitude 18 ou plus. La convergence des technologies numériques, notamment les CCD, les logiciels informatiques et les catalogues d’étoiles sur CD-ROM, offre cette possibilité à tout astrophile. Voici ce que vous devez savoir.

La « chasse » aux astéroïdes à l’ère numérique moderne

Commencez votre chasse aux astéroïdes en prenant deux ou trois images du même champ sur une période d’environ une heure. À l’aide d’un logiciel approprié, alignez les images et affichez-les alternativement en succession rapide sur un écran d’ordinateur, l’équivalent numérique d’un comparateur de flashs photographiques. Tout ce qui bouge dans le champ se distingue comme le pouce endolori proverbial. La tâche autrefois fastidieuse de mesurer des positions précises est désormais remplacée par quelques minutes perdues à cliquer sur une souris d’ordinateur.

La rapidité et la facilité avec lesquelles les objets peuvent aujourd’hui être identifiés comme neufs sont tout aussi impressionnantes. Grâce à l’Internet ou à une connexion informatique directe au Minor Planet Centre de Cambridge (Massachusetts), il est possible d’obtenir en moins d’une minute une liste de tous les astéroïdes et comètes connus dans une région donnée du ciel. Si un objet en mouvement que vous avez observé n’apparaît pas dans la liste ci-dessus, il est probablement nouveau.

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Le site web du Minor Planet Center regorge d’informations sur les astéroïdes connus.

Il ne reste plus qu’à faire une observation de confirmation une deuxième nuit (les observations multiples en une nuit ne sont pas autorisées). Vous mettez ensuite les positions que vous avez mesurées dans un format standard et les envoyez par voie électronique au Minor Planet Centre. En général, dans la journée (parfois dans les heures qui suivent), une réponse par e-mail confirme les observations et, si l’objet est effectivement nouveau, le Centre lui attribue une désignation. À terme, il sera possible de donner à l’astéroïde le nom d’une personne.

Il convient de mentionner que tout ce travail peut être effectué avec du matériel et des logiciels disponibles dans le commerce et que l’ensemble du processus est incroyablement rapide. Certains soirs, vous serez probablement assis devant votre clavier d’ordinateur à prendre des photos, à cligner des yeux, à trouver un objet, à mesurer sa position, à vérifier s’il est connu et à préparer les données pour l’envoi électronique (en supposant une confirmation une deuxième nuit) sans jamais vous lever de votre chaise.

Toutefois, je recommande vivement de commencer par observer des astéroïdes connus. Tout d’abord, cela vous permettra de vous entraîner en pointant le télescope sur un champ d’étoiles où la cible ressemble à une étoile ! Heureusement, il existe aujourd’hui d’excellents programmes informatiques permettant de générer des cartes d’étoiles jusqu’à la 15e magnitude à partir des données du catalogue du Star Guide. Parmi les plus populaires figurent Guide 7.0, RedShift 4 de Maris Multimedia, SkyTools de CapellaSoft, SkyMap Pro 7 de SkyMap Software et The Sky de Software Bisque.

Skymap-pro
Logiciel SkyMap Pro pour la génération de cartes stellaires.

Protocoles de base pour l’enregistrement et la mesure des positions

Il n’y a pas de règle absolue concernant le télescope ou la caméra CCD nécessaires pour travailler sur les astéroïdes. Pour être efficace, le système doit enregistrer des étoiles aussi faibles que la 18e magnitude avec une seule exposition de 4 minutes. Presque toutes les caméras CCD d’un télescope de 20 cm peuvent le faire sous un ciel clair et sombre. Il faut garder à l’esprit qu’un astéroïde typique de la ceinture principale d’astéroïdes, proche de l’opposition, se déplace d’environ 0,5 seconde par minute.

Si le bon sens nous dit qu’un large champ de vision est utile dans tout programme de recherche, une limite pratique pour le travail sur les astéroïdes est fixée par l’échelle de l’image, qui devrait être d’environ 2 secondes d’arc par pixel. Le fait d’avoir une échelle plus petite (couvrant plus de ciel par pixel) limitera la précision de la position des mesures astrométriques. Si l’échelle devient trop grande, non seulement le champ de vision devient inutilement petit, mais la sensibilité du système diminue, notamment pour les objets en mouvement qui n’exposent un pixel donné que pendant un temps limité.

Dans des conditions d’observation amateur moyennes, des échelles de pixels d’environ 2 secondes d’arc offrent une détectabilité presque optimale des étoiles peu lumineuses. De plus, à cette échelle, des images espacées de 10 à 15 minutes montreront un mouvement évident de l’astéroïde lorsqu’elles seront flashées. Pour être utile en astrométrie, l’heure centrale d’une exposition doit être connue avec une précision d’une seconde (0,00001 jour) ou mieux si l’objet en question se déplace rapidement.

 télescope Schmidt-Cassegrain
Un bon télescope Schmidt-Cassegrain avec CCD est idéal pour la chasse aux astéroïdes.

Certaines caméras CCD enregistrent automatiquement l’heure des expositions directement à partir de l’horloge de l’ordinateur hôte. L’horloge doit donc être vérifiée par rapport aux signaux horaires radio ou fournie via Internet au début de chaque nuit. En outre, les utilisateurs doivent noter si la caméra CCD enregistre l’heure de début ou de fin d’une exposition. L’intervalle est ce que vous devez rapporter et pour une exposition unique, il s’agit simplement de la moitié de la durée de l’exposition ajoutée à l’heure de début.

En cas d’expositions multiples se chevauchant pour créer une intégration plus longue et plus efficace, le calcul est plus compliqué et une bonne tenue des dossiers est nécessaire. Il est également nécessaire de connaître la longitude, la latitude et l’altitude du site d’observation mieux qu’une minute d’arc. Ces informations sont obtenues à partir de cartes topographiques ou d’un récepteur GPS (système de positionnement global).

La technique du « clignotement » et la reconnaissance des astéroïdes

Un moyen simple d’identifier les objets en mouvement est un processus appelé « clignement ». En 1930, Clyde Tombaugh a utilisé le clignement des yeux pour découvrir Pluton. Outre les astéroïdes et les nouvelles planètes, le clignotement peut également être utilisé pour découvrir d’autres objets tels que les supernovae, les novae et les étoiles variables. Le clignotement des images signifie que l’on passe rapidement d’une image à l’autre (un logiciel tel que IRIS peut le faire automatiquement pour vous). Vous pourrez voir les changements entre les deux images comme un objet se déplaçant d’avant en arrière. L’objet en mouvement pourrait être un astéroïde.

logiciel IRIS
Le logiciel IRIS peut être utilisé pour le clignotement des images.

Une multitude de pièges attendent cependant les imprudents. Les pixels « chauds », les détections aléatoires de rayons cosmiques et une foule d’autres artefacts produits par les CCD peuvent imiter des astéroïdes en mouvement et tromper le novice. Les meilleurs astrophiles semblent savoir d’instinct quand un objet dans l’oculaire est une comète et non une galaxie peu lumineuse parce que « ça ressemble à une comète ! ». En fait, même dans un véritable astéroïde, il y a quelque chose qui le fait ressembler à un astéroïde pour l’œil expérimenté lorsque les images défilent.

Un bon moyen d’exclure les artefacts d’image est de disposer de trois images ou plus et de cligner des yeux dans diverses combinaisons. Et pour cela, il est utile d’avoir des intervalles de temps égaux entre les expositions. J’ai été surpris par la difficulté d’identifier un objet faible en faisant clignoter une série d’images séparées par 20 minutes et une autre paire séparée par une heure. En fait, la combinaison œil-cerveau s’attend à voir un mouvement similaire dans les deux cas. Mieux encore que de faire clignoter des paires d’images, on peut assembler des groupes de trois ou plus dans un cycle de films d’animation.

De cette manière, même les objets les plus ténus semblent sauter hors de l’écran. Le logiciel MIRA d’Axiom, par exemple, dispose d’une routine particulièrement efficace pour aligner les images et créer des boucles d’animation. Certaines routines de clignotement informatisées « compriment » plusieurs pixels CCD en un seul pixel d’écran pour adapter l’image à une fenêtre de visualisation particulière. L’expérience a montré que cette compression a tendance à masquer les objets faibles.

logiciel d'imagerie astronomique MIRA
Le magnifique logiciel d’imagerie astronomique MIRA.

L’observation d’objets connus vous permet d’acquérir une expérience précieuse de la technique du clignement des yeux et, surtout, de la mesure des positions, dont nous allons maintenant parler. Les astéroïdes numérotés (ceux dont les orbites sont les mieux connues) apparaissent rarement à plus de quelques secondes d’arc de la position prévue à partir des éléments orbitaux mis à jour (disponibles sur l’ordinateur du Centre des planètes mineures) et constituent de bonnes cibles pour vérifier ses techniques d’observation. Il est facile de comparer les mesures avec les prédictions pour vérifier que l’astrométrie est effectuée correctement avant d’aller plus loin.

Mesure et vérification de la position avec des objets connus

Plusieurs programmes sont actuellement disponibles pour effectuer des mesures astrométriques avec des images CCD. Deux des plus populaires sont l’astrométrie et l’astrométrie CCD. Ces deux programmes nécessitent des données sur les étoiles de référence provenant du catalogue d’étoiles guides de Hubble. Ne vous laissez pas tromper par les programmes qui produisent des positions approximatives d’objets dans les images CCD. L’astrométrie exige en effet une précision de positionnement supérieure à 1 seconde d’arc.

Malgré la rigueur des mathématiques, les deux programmes mentionnés font le travail en un clin d’œil et en quelques clics de souris. Les logiciels d’analyse d’images avancés comme MIRA effectuent également des calculs astrométriques, mais Astrometrica et CCD Astrometry sont vraiment agréables à utiliser car ils ont été adaptés à l’astrométrie des astéroïdes et des comètes avec des caméras CCD amateurs. En outre, ils rassemblent les données déjà dans le format correct pour la transmission électronique, ce qui constitue un grand avantage.

logiciel Astrometrica
Identification d’un astéroïde avec le logiciel Astrometrica.

Une fois qu’un objet a été identifié et mesuré, l’étape suivante consiste à voir s’il est connu. Pour cela, il n’y a pas de meilleur endroit que le Minor Planet Centre, qui répond à tous les besoins des observateurs d’astéroïdes et de comètes. Il est à la fois le centre international d’échange d’informations sur les découvertes et le lieu où envoyer les mesures astrométriques de routine. Il dispose également de programmes interactifs permettant de générer des éphémérides d’objets nouveaux ou connus, ainsi que d’une myriade d’autres services.

La communication des découvertes et des mesures astrométriques est gratuite, mais un abonnement modeste est requis pour les autres services. Tout ce que vous devez savoir est disponible sur le site web du centre ou en écrivant au Minor Planet Center, Mail Stop 18, Smithsonian Astrophysical Observatory, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138 USA, ou vous pouvez envoyer un e-mail au centre.

Bien qu’il existe des programmes de simulation du ciel qui suivent les positions des astéroïdes connus, la plupart de ces logiciels n’incluent que les astéroïdes à numérotation permanente (environ 7000 objets). Mais il y en a des milliers d’autres dans la base de données du Minor Planet Centre, et vous devez évidemment les vérifier avant de signaler un objet comme une découverte possible.

ceinture d'astéroïdes
La ceinture principale d’astéroïdes et les astéroïdes géocroiseurs qui en sont issus.

Que faites-vous si vous trouvez un objet inconnu ? Le plus important est d’obtenir des positions pour la deuxième nuit. À quelques exceptions près, réservées aux objets aux orbites très inhabituelles, le Centre des planètes mineures ne publie pas et ne crédite pas la découverte d’observations d’une nuit seulement. Même dans le cas d’objets connus, il est très utile de pouvoir mesurer les positions une deuxième nuit. Lorsque vous aurez suffisamment de données à envoyer par voie électronique, les astronomes du centre les analyseront et les ajouteront à plus d’un million de positions déjà prises par des observateurs professionnels et amateurs du monde entier.

Comment maximiser la probabilité de découverte

Là encore, il n’y a pas de règle absolue. Vos chances de succès sont meilleures lorsque vous chassez près de l’écliptique et que la plupart des objets montrent une légère augmentation de leur luminosité près du point d’opposition (exactement à l’opposé du Soleil dans le ciel). Le fait de s’éloigner de l’écliptique réduit considérablement les chances de trouver quelque chose, mais il y a de fortes chances que ces objets se déplacent sur des orbites inhabituelles. Ceux d’entre nous qui vivent dans des latitudes tempérées trouvent l’écliptique bas dans le ciel pendant les mois d’été, ce qui fournit une raison supplémentaire de rechercher les hautes latitudes.

Le matériel joue également un rôle dans l’efficacité de la recherche. Se verrouiller sur un champ et prendre trois ou quatre expositions espacées d’une heure est une approche possible, surtout avec un télescope sans rotation motorisée. Plusieurs champs différents peuvent alors être couverts au cours d’une soirée et les statistiques suggèrent que quelque chose apparaîtra après quelques nuits.

Une autre possibilité consiste à acquérir une séquence d’images de champs adjacents, un processus particulièrement facile avec les télescopes rotatifs contrôlés par ordinateur ou ceux équipés de cercles de réglage à précision numérique. N’oubliez pas que le clignement des yeux est plus efficace lorsque les champs de vision sont presque parfaitement adaptés. Si le télescope est déplacé pour une raison quelconque, il doit être recentré sur le même champ pour la deuxième exposition d’une série.

courbe de luminosité d'un astéroïde
Courbe de luminosité d’un astéroïde prise avec un instrument de qualité professionnelle pour déterminer sa période de rotation.

Bien que mon expérience soit limitée, j’ai constaté que de nombreux télescopes rotatifs modernes contrôlés par ordinateur sont remarquablement précis lorsqu’ils reviennent à la même position dans le ciel lorsque les coordonnées sur le panneau d’affichage correspondent pour chaque exposition. Cette répétabilité semble indépendante de la précision de pointage absolue du télescope (la mesure dans laquelle les coordonnées affichées correspondent à la position correspondante dans le ciel).

Il existe également une stratégie de recherche différente mais simple qui garantit des données utiles : choisissez un champ connu pour contenir un objet figurant dans la liste inhabituelle ou critique du Centre des planètes mineures. Il y a autant de chances d’obtenir quelque chose de plus dans ce domaine que de regarder une partie aléatoire du ciel. Vous pouvez encore améliorer vos chances en tirant sur un ou deux champs adjacents à la cible pendant le temps qui doit s’écouler entre deux images prévues pour le clignement.

Grâce à des méthodes efficaces de déplacement du télescope entre les expositions, il est aujourd’hui facile de prendre quatre paires d’images qui se chevauchent en une heure, les images correspondantes étant séparées d’environ 30 minutes. Vous ne manquerez pas de trouver un nouvel objet en observant de cette manière pendant deux heures une nuit donnée : il y a beaucoup de choses qui attendent d’être découvertes, et il ne faut pas longtemps pour les trouver, si seulement vous avez un minimum d’habileté et de patience !

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