Educosmos 2016

Lycée Estiennes d'Orves
Les astéroïdes, les courbes de lumière
Préparation à l'observation

         L’aventure du lycée Estienne d’Orves commence le 10 Novembre 2015. Sur le plateau de Calern, à Caussols, les trente-quatre élèves de seconde ont rencontré des chercheurs de l’Observatoire de la Côte d’Azur afin de découvrir les lieux et savoir ce qui s’y fait. Frédéric Morand a guidé le groupe à travers les nombreux bâtiments du plateau. Mais l’étape la plus importante de la visite a été C2PU : le Centre Pédagogique Planète et Univers, où se trouve le télescope Omicron, que les élèves vont utiliser pour observer un astéroïde.

« C’était très grand, et très impressionnant de voir autant de télescopes. C’était magnifique et les explications étaient également très intéressantes. »

-Thomas

         Un astéroïde ? Qu’est-ce ? La visite de ce bâtiment était l’occasion de donner des explications sur les objets du système solaire et présenter la mission que les lycéens auront à remplir. Diaporama à l’appui, Fédéric Morand a donné quelques notions aux apprentis astronomes. Un astéroïde est un rocher dont la taille varie de quelques centimètres à plusieurs centaines de kilomètres. On en trouve un peu partout dans le système solaire mais la plupart d’entre eux sont répartis dans deux ceintures : la ceinture principale d’astéroïdes (entre Mars et Jupiter) et la ceinture de Kuiper (au-delà de Neptune). On en dénombre aujourd’hui des centaines de milliers et les astronomes continuent de les étudier.

«  On a appris beaucoup de choses. » – Maxime

A l’Observatoire de la Côte d’Azur, les chercheurs ont mis au point un programme capable de restituer la forme d’un astéroïde si on lui fournit sa courbe de lumière, c’est-à-dire un graphique montrant l’évolution de la luminosité de l’astéroïde au cours du temps. Le programme a déjà affiché la forme 3D de plusieurs de ces rochers de l’espace, mais il en reste encore plein dont la forme est inconnue. La mission des lycéens est la suivante : utiliser le télescope Omicron, le diriger vers un astéroïde, enregistrer des séquences d’images et les utiliser pour établir la courbe de lumière. Un vaste programme qui nécessite un peu de préparation. Pour cela, dans C2PU, les élèves ont fait connaissance avec les logiciels de contrôle du télescope.

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

L’observation n’est pas pour tout de suite, il faut tout d’abord la préparer avec soin : lister quelques étoiles à observer pour faire la mise au point du télescope, dresser un journal de pré-observation dans lequel indiquer ce qu’il faudra faire et à quel moment de la soirée… toute une démarche que les astronomes professionnels font en amont de toute observation.

La visite terminée, les lycéens se sont donné rendez-vous avec des chercheurs de l’OCA pour une soirée d’observation dans le courant du mois de Mai 2016. Entretemps, ils prépareront les observations et effectueront des projets en lien avec l’astronomie.

Observation
Lycée Estienne d'Orves
La tête dans les étoiles

                Le soleil se couche doucement en ce début de soirée du 17 Mai. Les nuages se font rares, c’est une excellente nouvelle : les conditions s’annoncent idéales pour observer le ciel nocturne. A Calern, il n’y a aucun impair à signaler : la météo est clémente, la chasse à l’astéroïde peut commencer.

« C’est super ! On nous confie une mission avec des responsabilités que l’on n’a jamais eues auparavant »

– Adrien

         C’est dans l’une des salles d’examen du lycée que se retrouvent les élèves, les professeurs et les membres de l’Observatoire de la Côte d’Azur. En attendant que la nuit se soit parfaitement emparée du ciel, les créations des élèves sont mises à l’honneur. Posters et constellations en trois dimensions trônent fièrement sur les murs et le bureau ; leurs sujets sont nombreux et variés : Cassiopée, Grande Ourse, Satellites, Soleil…

« C’est grisant de pouvoir aider ainsi sans avoir le niveau d’un professionnel » – Maxime

         L’heure est alors aux observations. Orlagh Creevey, astronome adjointe à l’OCA, donne les dernières explications aux élèves. L’astéroïde à observer s’appelle Ino, mais avant de pouvoir braquer le télescope dans sa direction, il faut s’assurer que l’instrument fonctionne convenablement. Pour ce faire, des pointages d’étoiles sont nécessaires histoire d’effectuer la mise au point du télescope Omicron. Les lycéens sont ainsi venus avec une liste des étoiles à pointer et ils se mettent au travail. Lecture du protocole expérimental, manipulations sur l’ordinateur, vérification de la température de la caméra, de l’état des lumières, vérification avec un journal de pré-observation rédigé en amont et rédaction du journal d’observation : chaque groupe a sa fonction.

         Très vite, les deux étoiles sont pointées et l’astéroïde Ino est la cible suivante : les apprentis astronomes dirigent le télescope vers lui et lancent l’acquisition. Pendant l’heure et demie d’enregistrement d’images, les élèves se sont vus confier une nouvelle mission : remplir les feuilles d’activité qui leur ont été transmises par les professeurs. La première activité, commune, présente une liste de 43 termes d’astronomie qu’ils doivent replacer dans un texte de leur composition. La seconde activité était unique à chaque feuille et pouvait tout aussi bien porter sur la forme des galaxies que sur les objets du système solaire.

« On n’avait jamais fait de l’astronomie à un tel niveau. Il y a plein de choses nouvelles : le fait de contrôler un télescope à distance par exemple. » – Thomas

         A l’issue de cette heure et demie d’acquisition, Orlagh Creevey et Olga Suarez ont dirigé le télescope vers la Galaxie du Tourbillon. C’est sur l’image de majestueux ensemble d’étoiles que s’est close la soirée.

photo : Robin OSSTYN / OCA
photo : Robin OSSTYN / OCA

                Il reste un dernier travail à réaliser : les élèves auront à traiter les données qu’ils ont obtenues pour les soumettre à l’OCA. Cela sera l’objet de la dernière séance.

Analyse des données
Lycée Estiennes d'Orves
Un final au Mont Gros

         Les données acquises au cours de la séance d’observation sont entre les mains des élèves. Ils doivent en tirer la courbe de lumière, mais avant de démarrer l’exploitation des images enregistrées, un petit entraînement est de mise afin de comprendre ce qu’est la courbe de lumière.

         Prenez une photo d’un astéroïde, divisez-la en un certain nombre de cases. Comptez le nombre de cases qui contiennent une partie de l’astéroïde éclairée par le soleil. Reportez ce nombre dans un tableau, et répétez le processus pour d’autres photos du même astéroïde prises un peu plus tard. Le nombre de « cases éclairées » variera au cours du temps selon la rotation de l’astéroïde : il y aura plus ou moins de surface éclairée par le Soleil. C’est cette variation de la quantité de lumière que nous apercevons au cours du temps qui est ainsi appelée courbe de lumière.

         Ce premier exercice effectué, les lycéens sont entrés dans le vif du sujet : tracer la courbe de lumière d’Ino. Comme sur leurs images, l’astéroïde est un gros point lumineux, difficile de tout séparer en cases et les compter. L’ordinateur peut toutefois mesurer les différences de luminosité d’une image à l’autre, pixel par pixel. Il faut juste lui demander de le faire, et c’est avec le logiciel AstroImageJ que cela est possible. Après une prise en main du programme, les apprentis astronomes se sont attaqués à Ino et en ont obtenu de nombreuses courbes de lumière que l’Observatoire de la Côte d’Azur exploitera dans les prochains mois.

« C’est une expérience intéressante : nous ne sommes pas là simplement pour observer, mais aussi pour donner des résultats » – Thomas

         L’Observatoire de la Côte d’Azur, c’est justement la destination des lycéens à l’issue de cette mission remplie avec brio. Le 31 Mai 2016, ils se sont rendus sur le Mont-Gros afin de visiter l’OCA et de découvrir ses origines ainsi que les instruments qu’il abrite. La matinée qu’ils ont passée sur le site a commencé avec une conférence de Benoît Carry sur les astéroïdes, qui a beaucoup plu aux élèves.

« C’était vraiment bien.  Tout était remis à notre niveau, on était avec de vrais scientifiques. J’ai aimé le Grand Équatorial et j’ai particulièrement adoré la conférence sur les astéroïdes à laquelle on a assisté : elle était très bien expliquée et très intéressante » – Thomas

         La seconde partie était consacrée à la visite du Mont Gros et de ses incontournables bâtiments : Le Grand Équatorial, la Coupole Charlois, et le Télescope Coudé. Frédéric Thévenin, directeur de recherche à l’Observatoire de la Côte d’Azur, a accompagné les élèves au cours de la visite pour leur présenter bâtiments, instruments et répondre à toutes les questions. Les lycéens sont repartis comblés de cette séance finale.

« La visite était très intéressante. C’était très bien de revoir les notions qu’on a abordées plus tôt cette année. J’ai préféré le Grand Équatorial, c’est un peu le symbole de cette ville de Nice. » – Maxime

– Robin Osstyn