------------------------  Note Technique n°4  PHEMU  04/11/2002  ------------------------

 
1. Introduction

Le but des observations des phénomènes mutuels des satellites galiléens est d'enregistrer la variation rapide de la lumière reçue de ces satellites. Les récepteurs qui sont bien adaptés à ce type d'observation sont les photomètres photoélectriques rapides. Cependant, les récepteurs bidimensionnels comme les caméras vidéo CCD ou les caméras à tube TV sont intéressants pour l'enregistrement de ces événements. Particulièrement pour des amateurs, ils permettent d'enregistrer facilement les observations. La note présente ne décrit pas les méthodes devant être employées pour la réduction des observations, mais fournit des indications et de l'aide pour faire des observations avec ce type de caméra. L'utilisation de convertisseurs analogiques-digitaux comme celui développé à IMCCE (le système AVIA) s'avérera utile pour la réduction.
 

2. Le matériel

L'enregistrement d'un phénomène mutuel est délicate et nécessite de suivre quelques règles qui permettront d'obtenir un enregistrement utilisable pour l'obtention de données utiles pour l'étude de la dynamique des satellites galiléens. La première chose est la caméra qui doit produire un signal composite vidéo noir et blanc (à la norme CCIR) ou un signal couleur PAL, NTSC ou SECAM. La deuxième chose est l'enregistreur magnétoscope sur lequel on connectera un microphone permettant d'enregistrer ce qui arrive pendant l'observation ainsi que les signaux d'une horloge audio (cf. figure 1).

a) La caméra

N'importe quelle caméra vidéo peut être employée mais il est préférable qu'elle ne soit pas équipée d'un gain automatique non débrayable. Cela rendrait difficile l'analyse photométrique du signal à moins de construire la courbe de réciprocité flux/signal. Les caméras CCD sont maintenant employées dans le monde entier. Elles sont plus petites que les vieilles caméras à tube de TV et plus fiables pour la photométrie et pour les caractéristiques géométriques des cibles. Nous devons mentionner ici que nous parlons de caméras CCD non refroidies. Ce n'est pas un problème à cause du vidage rapide de la cible du fait de la norme CCIR (50 demi-images entrelacées par seconde enregistrée analogiquement par le magnétoscope). La caméra vidéo doit être fixée sur le télescope directement dans le plan focal. Il est préférable d'éviter tout système optique entre le télescope et la caméra. Cependant, si le champ est trop grand en raison d'une longueur focale trop courte de l'instrument, il peut utile d'ajouter des lentilles pour augmenter la longueur focale et avoir sur l'image des satellites bien séparés et éviter la présence de Jupiter dans le champ. Si les satellites sont trop brillants, un filtre peut être employé (cf. le paragraphe 3.a).

b) Le chronométrage des phénomènes

Comme on l'a recommandé dans des notes techniques précédentes, il est nécessaire que chaque observation soit correctement reliée au Temps Universel à 0.1 ou 0.2 seconde de temps près. La meilleure voie pour cela est l'utilisation d'une horloge incrustée dans chaque image et qui sera soigneusement calée sur le Temps Universel (on vérifiera à la fin de l'observation que c'est toujours correct).

c) Le magnétoscope

Un magnétoscope standard VHS (avec des têtes propres et des bandes vidéo neuves) permet de faire un enregistrement utile. Quelques standards vidéo améliorés (S-VHS ou Hi 8) ou professionnel (U-Matic) permettent d'obtenir un enregistrement de meilleure qualité. Des bandes courtes (1 ou 2 heures de temps) sont moins fragiles. La position noir et blanc doit être employée quand elle existe; utilisez sinon le mode PAL. Notez qu'une caméra couleur n'a aucun intérêt. Le S-VHS, Hi 8 ou les formats d'U-matic peuvent augmenter la résolution en employant la position noir et blanc.

d) Le moniteur

Un moniteur d'écran de TV sera connecté à la sortie du magnétoscope pour vérifier ce qui sera enregistrée. Il est utile de marquer sur l'écran la position des satellites impliqués pour les tenir toujours à la même place sur la cible en guidant le télescope chaque fois qu'il est nécessaire comme nous faisons avec un photomètre classique pour tenir les satellites dans le diaphragme. Par la suite, la réduction sera plus facile.
 

3. L'observation

Les notes techniques PHEMU décrivant les techniques photométriques d'observation (note n°3) doivent être lues soigneusement. Les principes doivent être appliqués pour n'importe quel récepteur. Il est nécessaire de suivre les mêmes règles dans tous les cas.

a) Choix du gain et/ou de la sensibilité

L'enregistrement doit être fait dans une zone linéaire de la sensibilité ce qui est normalement le cas avec des caméras CCD. Cependant, les objets observés ne doivent jamais saturer la cible.
Si la caméra est équipée d'un contrôleur de gain, il est important de choisir un niveau pour lequel la saturation ne sera jamais atteinte pour les satellites pendant le phénomène. Soyez prudent quand le Jupiter est après son lever et quand l'absorption diminue continuellement . Soyez prudent aussi pour le fond de ciel quand le Soleil est juste avant son lever. Dans le cas où il n'est pas possible de choisir la sensibilité (celle-ci doit cependant être maintenue constante pendant toute l'observation) on emploiera des filtres pour éviter la saturation. Il faut essayer les différentes possibilités avant l'observation des phénomènes. Les simulations doivent être faites plusieurs jours avant principalement pour des phénomènes arrivant pendant le crépuscule. N'oubliez pas que la variation du fond de ciel est exponentielle. L'utilisation d'un filtre R ou I est très intéressante car elle diminue la brillance du ciel.

b) Le déroulement de l'observation d'un phénomène mutuel

- Objets de référence :
Pendant une éclipse mutuelle, seul un satellite est impliqué : dans le champ, le satellite éclipsant sera visible la plupart de temps. Il sera intéressant de le tenir dans le champ pour avoir un objet de référence disponible permettant pour corriger une absorption variable. Dans le cas d'une occultation (ou si le satellite éclipsant est trop proche ou trop loin du satellite éclipsé) les satellites occultant et occulté seront observés ensemble. Avant et après l'occultation, ils seront observés séparément, mais, pendant l'occultation, il sera intéressant de mettre dans le champ un troisième satellite qui sera l'objet de référence. Si cette configuration n'est pas possible, deux cas peuvent arriver : premier cas, le phénomène est court (moins de 15 minutes). Alors l'objet de référence sera enregistré seulement auparavant et après le phénomène. Deuxième cas, l'événement est plus long (plus de 15 minutes); alors il sera possible de déplacer le télescope toutes les 3 ou 6 minutes vers l'objet de référence si celui-ci n'est pas trop loin (il sera nécessaire de trouver les objets rapidement pour ne perdre que le minimum de phénomène).
- Durée de l'observation :
Il est important d'enregistrer assez de signal autour du phénomène proprement dit fourni dans les prédictions. L'analyse du signal avant et après le phénomène permet d'apprécier la qualité du signal et d'avoir une meilleure réduction. dans le cas d'une occultation, il est intéressant d'enregistrer les satellites longtemps avant le phénomène pour obtenir des positions astrométriques lors du rapprochement. Si la durée de l'événement est de "N" minutes et si les conditions d'observation sont bonnes (hors crépuscule, grande hauteur au-dessus de l'horizon), l'observation peut se dérouler comme suit :

c) Règles importantes

Gardez à l'esprit que le Temps Universel doit être enregistré pendant toute l'observation pour chaque image. Un signal audio peut être enregistré par le microphone pendant toute l'observation. Si le signal de temps est enregistré de temps en temps (non continuellement) il faut veiller à ne pas arrêter le magnétoscope même pendant le déplacement du télescope d'un objet à un autre, puisque le chronométrage des images se fera sur le défilement du magnétoscope. Si le magnétoscope doit être arrêté pour n'importe quelle raison, notez-le et faites de nouveau l'enregistrement du Temps Universel.
 

4. La réduction des observations

Même si la stabilité des observations faites à l'aide d'un récepteur vidéo et enregistrées sur un magnétoscope n'est pas d'un haut niveau, la réduction des observations peut donner des résultats très satisfaisants. Le problème principal viendra du gain du récepteur qui peut ne pas être linéaire. Cela pourrait être vérifié : une fonction de réciprocité peut être construite ou avec des étoiles de type solaire ou avec des sources artificielles bien calibrées dans un laboratoire. Une telle fonction doit être disponible pour la réduction pour reconstruire la vraie courbe de lumière du phénomène avec une chute en magnitude bien déterminée. Ensuite, la réduction sera faite selon le paragraphe 3 de la Note Technique n°5.
 

5. Autres observations

Un récepteur bidimensionnel permet de faire un autre type d'observation intéressante comme suit :
- Des approches (appulses) entre des astéroïdes et des étoiles lors d'occultations sont observables souvent. Chaque année plus de 30 occultations peuvent être observées d'un site donné. Le but est d'observer les occultations stellaires qui, contrairement aux phénomènes mutuels, sont observables seulement dans des secteurs géographiques limités. Ces observations permettent d'obtenir des données fournissant des informations sur la structure et la forme des astéroïdes. Ces observations sont réalisées simultanément par plusieurs observateurs dans un un réseau comme EAON en Europe. Les observations faites à l'aide d'une caméra vidéo fournissent des images et, si la magnitude des objets observés est suffisante, elles permettent l'interprétation des observations faites par les autres observateurs du réseau observant la plupart de temps avec un photomètre photoélectrique ou à l'oeil nu.
 

6. Conclusion

Les récepteurs bidimensionnels comme les caméras vidéo fourniront les données très utiles d'observation des phénomènes mutuels. Cependant, les observateurs doivent être sûrs que les recommandations fournies dans la présente note sont strictement appliquées. Alors, l'exactitude photométrique des données aura un bon niveau.
Le système AVIA développé à l'IMCCE est fait pour la réduction d'observations vidéo par conversion analogique/digitale. Les observateurs peuvent entrer en contact avec nous pour plus de détails sur la procédure de réduction.
Les exemples de courbes de lumière obtenues par des caméras vidéo sont disponibles sur le serveur de l'IMCCE dans les catalogues des observations faites pendant les campagnes précédentes et dans la Note Technique n°8.