Educosmos 2016

Collège Django Reinhardt
Mont-Gros, plateau et jeu de plateau
Préparation à l'observation

                Le départ du voyage astronomique du collège Reinhardt s’est effectué au plateau de Calern, près de Caussols, le 13 Octobre 2015. Là-bas, les élèves ont rencontré des chercheurs de l’Observatoire de la Côte d’Azur qui leur ont présenté les nombreux bâtiments et instruments qui constituent l’astronomie professionnelle. Le point clé de la visite était le Centre Pédagogique Planètes et Univers (ou C2PU), qui abrite deux télescopes : Omicron et Epsilon. Le premier sera utilisé par les élèves au cours de la mission que compte leur confier l’OCA.

         Pour en savoir plus sur l’Observatoire de la Côte d’Azur, les collégiens se sont ensuite rendus sur le site du Mont-Gros, où il a été fondé il y a plus de cent trente ans. Au cours de leur visite du 11 Janvier, ils sont entrés dans des bâtiments symboliques de l’OCA comme la Grande Coupole, et ont fait connaissance avec des instruments peu courants comme le réfracteur coudé. A l’issue de ce parcours, ils en ont appris suffisamment sur l’Observatoire et ses activités pour se lancer dans un travail de recherche avec des astronomes.

Photo : Martina FERRARIS / OCA
Photo : Martina FERRARIS / OCA

         Florentin Millour, astronome adjoint à l’OCA, s’est rendu dans le collège Django Reinhardt le 23 Février pour présenter aux élèves la mission qu’ils allaient remplir. En guise d’introduction, il a rappelé à la classe les différents objets que l’on pouvait trouver dans le Système Solaire. Parmi eux, les astéroïdes, de gros cailloux tournant autour du Soleil. Ils intriguent les astronomes ; ils sont si petits et si loin de la Terre que l’on n’en voit qu’une lueur blanche quand on les observe dans un télescope. Pour connaître leur forme, la seule solution est d’envoyer une sonde les photographier d’assez près, mais c’est un procédé très coûteux…

Photo : Martina FERRARIS / OCA
Photo : Martina FERRARIS / OCA

         A l’OCA, les astronomes ont mis au point un programme en mesure de restituer la forme 3D d’un astéroïde si on lui fournit sa courbe de lumière, c’est à dire un graphique qui représente l’évolution de la luminosité d’un objet céleste au cours du temps. Les collégiens devront obtenir cette courbe de lumière, et pour cela, ils observeront un astéroïde comme le font les professionnels. Ils utiliseront pour cela le télescope Omicron de C2PU.

Photo : Martina FERRARIS / OCA
Photo : Martina FERRARIS / OCA

         Comme ils utiliseront un télescope haut de gamme pour effectuer leurs observations, les collégiens devront faire preuve de beaucoup de sérieux et d’attention. Pour les entraîner à la soirée d’observation, Florentin leur a proposé de jouer à un jeu de société dans lequel quatre équipes d’élèves ont à retracer une nuit d’observation à l’aide de dés, cartes, questions et puzzles. Une activité ludique qui leur a permis d’en savoir davantage sur l’astronomie professionnelle. Il ne leur reste plus qu’à observer un astéroïde, ce qui sera l’objet de la seconde séance.

Observation
Collège Django Reinhardt
Astronomes et artistes
Observation

                Le 1er Mars, c’était le grand soir au collège Django Reinhardt. Le plateau de Calern, bien que menacé par quelques nuages, offrait un ciel dégagé en début de soirée. Les collégiens se sont déplacés nombreux pour cette occasion. Ils avaient amené avec eux un journal de pré-observation, ainsi qu’une liste d’étoiles à pointer pour régler le télescope.

Photo : Martina FERRARIS / OCA

         Florentin Millour et Olga Suarez, de l’Observatoire de la Côte d’Azur, ont commencé la séance en donnant les dernières instructions avant de procéder aux premières observations. La classe a été divisée en groupes, dont chacun avait un rôle distinct à assurer pour que tout se passe sans accroc. Un premier trio a donc dirigé le télescope, un autre a contrôlé le logiciel d’acquisition d’images, un troisième a surveillé l’état de la caméra et des lumières à l’intérieur de la coupole… les groupes ont par la suite échangé leurs rôles à chaque nouvelle observation.

         Deux étoiles ont été pointées pour s’assurer qu’Adorea, l’astéroïde à observer, serait bien au centre de l’écran d’acquisition et que l’image envoyée par le télescope serait nette, afin de la traiter au mieux par la suite. L’astéroïde était justement la prochaine cible. Les élèves ont répété le même procédé que pour les deux premiers pointages : lecture du protocole, comparaison avec le journal de pré-observation, contrôle du télescope, vérification de la lumière et de la caméra, rédaction dans le journal d’observation et demande d’acquisition d’images. Seulement, alors que l’on s’attendait à apercevoir Adorea, sous forme d’une petite lueur blanche au beau milieu de l’écran, absolument rien ne s’affichait. Les nuages s’étaient amassés au-dessus du ciel de Calern, masquant l’astéroïde et compromettant les observations.

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Photo : Martina FERRARIS / OCA

         En attendant que la météo soit plus clémente, les collégiens ont pu mettre leurs talents à l’épreuve sur des tablettes. Martina Ferraris leur a proposé de tester leurs connaissances dans un quizz et fait appel à leur imagination pour réaliser des visions d’artiste : « comment voyez-vous l’Univers ? ». Pendant ce temps, un groupe d’élèves est resté avec Florentin dans la salle d’observation à guetter la moindre éclaircie, synonyme de reprise des observations et acquisition d’images. Hélas, les nuages ne quitteront pas le ciel de Calern de la soirée.

         Qu’à cela ne tienne ! Les apprentis astronomes ont malgré tout appris à contrôler un télescope professionnel, à pointer des étoiles et à s’assurer que les opérations se déroulaient sans accroc, comme le font les astronomes professionnels. Le ciel a beau avoir été couvert, cela n’a pas empêché les élèves de repartir avec des étoiles plein les yeux.

Analyse des données
Collège Django Reinhardt
La courbe de lumière
Analyse des données

                Les nuages ont peut-être empêché les élèves d’enregistrer des séquences d’images d’Adorea, mais ils n’ont pas empêché la séance de traitement des données d’avoir lieu. Le 22 Mars, Florentin Millour s’est déplacé à Toulon pour expliquer aux élèves comment les astronomes traitent les données qu’ils ont obtenues. Il faut en effet obtenir une courbe à partir des photos d’un petit point lumineux en plein milieu d’un champ d’étoiles.

         Les élèves se sont donc vus confier des séquences d’images d’Adorea enregistrées par des chercheurs de l’OCA, avec pour instruction d’en déduire la courbe de lumière, c’est-à-dire un graphique qui présente l’évolution de la luminosité de l’astéroïde au cours du temps. Cependant, déterminer la luminosité d’un point avec précision est impossible pour un œil humain. Florentin a alors annoncé que la classe allait utiliser des ordinateurs pour traiter les images enregistrées.

Photo : Martina FERRARIS / OCA
Photo : Martina FERRARIS / OCA

         A l’Observatoire, on utilise le logiciel AstroImageJ pour effectuer cette tâche. Mais avant de faire appel à lui, il était intéressant de savoir comment il fonctionne pour sortir une courbe à partir d’images. Florentin a donc proposé un petit exercice aux élèves pour les aider à comprendre le fonctionnement du programme. Sur une page sont imprimées des photos de l’astéroïde Itokawa, prises à des intervalles de temps différents. Chacune de ces photos est divisée en cases, et les élèves ont eu à compter les cases présentant une surface éclairée. En reportant ce nombre de cases dans un tableau, ils ont pu tracer une courbe représentant l’évolution du nombre de cases « éclairées » au cours du temps, l’équivalent d’une courbe de lumière.

         Ce premier exercice effectué, l’heure était à la pratique. Les apprentis astronomes se sont donc empressés d’ouvrir les images d’Adorea dans le logiciel et ont suivi le protocole pour obtenir la courbe tant attendue. Cela n’a pas été si facile : AstroImageJ est un logiciel très pointu qui nécessite beaucoup d’attention et de patience. Il faut entrer des paramètres très précis avant de lancer les calculs, sous peine de voir une erreur s’afficher assez vite sur les écrans. Mais il en fallait davantage pour décourager les collégiens qui ont, tour à tour, vu s’afficher une courbe de lumière sur leur écran.

         Chacune de ces courbes a été envoyée à l’Observatoire de la Côte d’Azur pour que les astronomes puissent s’en servir dans leurs recherches. La mission des collégiens de Django Reinhardt a été remplie avec brio, et ils sont repartis ravis de cette aventure astronomique.

Photo : Martina FERRARIS / OCA
Photo : Martina FERRARIS / OCA

- Robin Osstyn