Courbe de lumière

Après avoir observé, et récolté des données, il est temps de les analyser et de leur faire livrer ce qu’elles ont à nous apprendre. Pour comprendre la méthode utilisée par les astronomes, les élèves de La Farlède se sont entraînés des données de l’astéroïde Itokawa.

Deux heures de données ont été récoltées par les élèves du collège André Malraux lors de leur observation. Les clichés récupérés serviront aux astronomes qui en feront un traitement professionnel. Néanmoins, les élèves vont tout de même avoir l’opportunité de s’entraîner à ces méthodes d’analyse et leurs principes.

Olga Suarez, scientifique à l’observatoire, prend un galet en guise d’astéroïde et explique : « en tournant sur lui-même, il nous présente tantôt une face, tantôt une autre. Chaque face n’a pas la même taille et ne nous renvoie donc pas autant la lumière du Soleil ». Car c’est bien cela qui est mesuré : la quantité de lumière renvoyée par l’astéroïde. En observant cette variation de lumière qu’il nous envoie au cours du temps, on peut obtenir un graphique précieux : la courbe de lumière. Elle permet ensuite aux scientifiques d’apprendre de nombreuses informations sur l’astéroïde.

Pour mieux se comprendre la méthode, les élèves commencent par travailler sur les images de l’astéroïde Itokawa prises par la sonde Hayabusa.

Les deux premières photographies de l’astéroïde Itokawa prises par la sonde Hayabusa.

Chaque photographie est prise à intervalle de temps différents. Ainsi, entre la première et la deuxième image, l’astéroïde ayant poursuivi sa rotation sur lui-même nous présente une nouvelle face. Pour l’étudier, les élèves comptent sur chaque image prises à différents moments le nombre de carreaux où la surface de l’astéroïde est éclairée :

– le carreau est entièrement éclairé : 1
– le carreau est rempli partiellement à plus de la moitié : 1
– le carreau est rempli à la moitié : 0,5
– le carreau est remplit à moins de la moitié : 0

En mettant bout à bout ces valeurs, la courbe de lumière apparaît.

Voilà qui est facile avec des photographie prises par une sonde ayant approché un astéroïde tout près… Mais pour nous qui sommes loin, l’astéroïde n’apparait pas aussi distinctement sur les clichés : un rond blanc tout au plus, semblable aux étoiles qui se trouvent autour et avec lesquelles il s’agit de ne pas le confondre (lien vers « se repérer dans un champ d’étoile »). Aussi nous faut-il l’aide de la technologie pour les traiter simplement. C’est le logiciel AstroImage J qui aura la tâche de nous indiquer la quantité de lumière émise par l’astéroïde.

Encore faut-il pour cela repérer l’astéroïde au milieu de toutes les étoiles et indiquer sa position au logiciel.

Crédit photo : OCA

Une fois l’astéroïde ciblé, le logiciel mesurera le flux de lumière envoyé par l’astéroïde, nous renseignant sur sa façon de tourner et sur les différentes faces qu’il nous présente au moment de chaque image.
Mais que faire si un nuage s’est glissé entre le télescope et notre cible d’observation ? Le logiciel mesurerait alors une baisse d’intensité ; nous l’interpréterions comme un changement dans la lumière renvoyée par l’astéroïde … à tort.
Pour éviter ce problème, les élèves vont se fier à d’autres astres dont la luminosité ne varie pas : les étoiles (en bien choisissant celles qui ne sont pas variables !). Si la luminosité des étoiles présentes sur l’image baisse, cela signifiera qu’un nuage est passé par là. Le logiciel sera alors en mesure de corriger cet effet !

Quelques clics plus tard, la courbe apparaît sur l’écran :

Crédit photo : OCA / M.Majérus
- Mathieu Majérus