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- Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/2010 - B. Trégon CNRS-LKB-ENS - L'apport de la technologie EMCCD En astronomie amateur Quelques expériences.

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1 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - L'apport de la technologie EMCCD En astronomie amateur Quelques expériences « Exotiques » au T60 du pic du midi

2 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Plan de l'exposé : Introduction : La technologie EMCCD Les expériences au T60 dans le détail : Tourisme en ciel profond Occultation d'étoiles par astéroïdes Tests de Roddier Lucky Imaging sur satellites de Jupiter Wave Front Sensing à postériori Interférométrie des tavelures Résolution temporelle du Pulsar du Crabe au T1M Imagerie planétaire en bande étroite Conclusion

3 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Introduction : Electron MultiplyingCCD ON chip Multiplication register : Multiplication des électrons dans un registre intercalé entre le registre de sortie de la matrice, et l'ampli de conversion. La multiplication se fait en utilisant un effet d'avalanche sur chaque cellules du deuxième registre Fonctionnement CCD Standart

4 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Introduction : Electron MultiplyingCCD 2 fondeurs principaux : E2V (L3CCD) Texas instruments (Impactron) Fabricants de cameras EMCCD : Andor Princeton (Roper Industry) Cameras > 10keuros Alternative medium cost : Raptor Photonics ~ 6000 euros

5 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Introduction : Electron MultiplyingCCD OCAM : la camera la plus rapide du monde en faible flux E2V technologies 240x240 pixels L3visions CCD220 8 registres de 520 éléments Ocam V1 : 1300 im/sec Ocam V2 : 2200 im/sec Prévue pour équiper l'AO de l'ELT Mise en place au Keck et au VLT Coût ~ 150keuros

6 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Introduction : La camera EMCCD se comporte comme une CCD standart hors multiplication Le bruit de lecture chute sous 1e- avec le canal de multiplication « ON » Gain d'un facteur 1000 a 2000 sur les poses très courtes plusieurs applications possibles

7 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Tourisme en ciel profond : Le bruit sur les images individuelles est du shot noise (bruit de photons) La magnitude limite obtenue en pose courte est comparable a celle obtenues sur des poses plusieurs centaines de fois plus longues Images : B. Trégon, C. Cavadore, M. Castets 2009 La sensibilité intrinsèque de cette caméra est comparable à celle de l'oeil

8 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Tourisme en ciel profond : Magnitude limite obtenue en 530ms m=17.2 Images : B. Trégon, C. Cavadore, M. Castets 2009

9 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Occultation d'étoiles par astéroïdes : Occultation d'étoiles par TNO L'exemple de 2002MS4

10 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Occultation d'étoiles par astéroïdes : Images : B. Trégon, C. Cavadore, M. Castets 2009 Occultation d'étoiles par TNO L'exemple de 2002MS4 Occultation négative mais : La Merlin EM247 est susceptible de permettre de faire des occultations jusqu'à la magnitude 16 L'acquisition du temps peut se faire via l'incrustation video ou par un soft dédié et une synchro du PC en GPS L'IMCCE viens de s'équiper de 5 cameras de ce type

11 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Tests de Roddier : Utilisation des propriétés statistiques de la turbulence pour obtenir les plages intra et extrafocale d'un test de Roddier Pile médiane d'un très grand nombre d'images prises en conditions de cohérence temporelle de la turbulence (tps de pose < 100ms) Logiciel WinRoddier :

12 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Tests de Roddier : Images : B. Trégon, C. Cavadore, M. Castets 2009 Extraction front d'onde WinRoddier Passage au banc optique

13 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Tests de Roddier : Images : B. Trégon, C. Cavadore, M. Castets 2009 Interferogramme avant retouche Interferogramme aprés retouche

14 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Lucky Imaging sur satellites de Jupiter: Credit C. Cavadore Le principe : obtenir une image pour laquelle la déformation par la turbulence est minimale La probabilité d'obtenir une image respectant un critère de déformation du front d'onde de lambda/2Pi dépend de (D/r0)²: Pour cela, il faut que le temps de pose soit suffisament petit pour figer la turbulence

15 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Lucky Imaging sur satellites de Jupiter: Le principe : obtenir une image pour laquelle la déformation par la turbulence est minimale Essai sur Io : Condition de prise de vue : T60 Tirage oculaire Focale = 20,7 Limite de diffraction 0,23'' Echantillonage 0,085''/pixels Filtrage Halpha 13nm Camera Merlin pose 64ms G=67 Tri manuel 3 images selectionnées sur 4000 Pas de traitement (juste resserrage des seuils) A noter que ces 3 images ne sont pas consécutives

16 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Wave Front Sensing à postériori: Le principe : Connaissant la forme de l'objet a priori (PSF du télescope), reconstituer l'evolution du front d'onde perturbé par l'atmosphère à postériori La turbulence se comporte, à des échelles de temps très rapide, comme la couche de glace de l'exemple ci-dessus, et dont la forme et la structure peut varier en quelques ms

17 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Wave Front Sensing à postériori: Le principe : Connaissant la forme de l'objet à priori (PSF du télescope), reconstituer l'evolution du front d'onde perturbé par l'atmosphère à postériori Le premier effet notable de la turbulence sur les poses longues : la composante de tip/tilt (agitation sur l'axe) Viens ensuite les ordres de déformation supérieurs (étalement de la psf)

18 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Wave Front Sensing à postériori: Le principe : Connaissant la forme de l'objet à priori (PSF du télescope), reconstituer l'evolution du front d'onde perturbé par l'atmosphère à postériori Après compensation du Tip/Tilt : Il est possible de calculer pour chaque image d'une séquence video, la fluctuation de phase sur la pupille Images : B. Trégon, J. Serot, A. Leroy 2010

19 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Wave Front Sensing à postériori: Le principe : Connaissant la forme de l'objet à priori (PSF du télescope), reconstituer l'evolution du front d'onde perturbé par l'atmosphère à postériori Condition de prise de vue : T60 Tirage oculaire Focale = 20,7 Limite de diffraction 0,23'' Echantillonage 0,085''/pixels Filtrage Halpha 13nm Camera Merlin pose 64ms G=67 La Vidéo ainsi reconstituée est ralentie d'un facteur 5 Il est donc possible, en temps déporté, d'étudier la turbulence à postériori, sans Shack Hartmann Des algorithmes de déconvolutions écrits par l'onera sont en cours de tests sur des vidéos prises au T60 Images : B. Trégon, J. Serot, A. Leroy 2010

20 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Wave Front Sensing à postériori: Même principe appliqué à une séquence video obtenue avec un LX200 8'' Condition de prise de vue : LX200 8'' Tirage oculaire Focale = 20,7 Limite de diffraction 0,7'' Echantillonage 0,085''/pixels Filtrage Halpha 13nm Camera Merlin pose 64ms G=67 La Vidéo ainsi reconstituée est ralentie d'un facteur 5 Il est donc possible, en temps déporté, d'étudier la turbulence à postériori, sans Shack Hartmann Des algorithmes de déconvolutions écrits par l'onera sont en cours de tests sur des vidéos prises au T60 Images : B. Trégon 2009

21 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Interférométrie des tavelures

22 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Interférométrie des tavelures : Le principe : Chaque étoile d'un couple produit un réseau de tavelure identique. Une opération d'intercorrelation ou d'autocorrélation permet de retrouver la séparation et l'angle au nord du couple Images : B. Trégon, J. Serot, A. Leroy 2010

23 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Images : B. Trégon, J. Serot, A. Leroy 2010 Interférométrie des tavelures : Le principe : Chaque étoile d'un couple produit un réseau de tavelure identique. Une opération d'intercorrelation ou d'autocorrélation permet de retrouver la séparation et l'angle au nord du couple

24 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Interférométrie des tavelures : Le principe : Chaque étoile d'un couple produit un réseau de tavelure identique. Une opération d'intercorrelation ou d'autocorrélation permet de retrouver la séparation et l'angle au nord du couple

25 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Résolution temporelle du Pulsar du Crabe au T1M: Le principe : Réalisée une première fois au T60 par André et Sylvain Rondi avec un obturateur stroboscopique, nous voulions essayer en imagerie directe de voir la pulsation du pulsar du crabe (mag =16) Images : J. L. Dauvergne, F. Colas 2010 Traitement : B. Trégon Condition de prise de vue : T1M Camera Merlin pose 11ms G=75 Extraction de la courbe photométrique par la soft Limovie

26 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Résolution temporelle du Pulsar du Crabe au T1M: Le principe : Réalisée une première fois au T60 par André et Sylvain Rondi avec un obturateur stroboscopique, nous voulions essayer en imagerie directe de voir la pulsation du pulsar du crabe Images : J. L. Dauvergne, F. Colas 2010 Traitement : B. Trégon

27 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Résolution temporelle du Pulsar du Crabe au T1M: Le principe : Réalisée une première fois au T60 par André et Sylvain Rondi avec un obturateur stroboscopique, nous voulions essayer en imagerie directe de voir la pulsation du pulsar du crabe Images : J. L. Dauvergne, F. Colas 2010 Traitement : B. Trégon

28 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Résolution temporelle du Pulsar du Crabe au T1M: Le principe : Réalisée une première fois au T60 par André et Sylvain Rondi avec un obturateur stroboscopique, nous voulions essayer en imagerie directe de voir la pulsation du pulsar du crabe Images : J. L. Dauvergne, F. Colas 2010 Traitement : B. Trégon

29 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Imagerie planétaire en bande étroite : Exemple du CH4 : Imagerie planétaire en bande étroite :

30 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Imagerie planétaire en bande étroite :

31 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Imagerie planétaire en bande étroite :

32 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Conclusion : Astronomie haute cadence temporelle (phénomènes rapides en faible flux) Occultations faibles ou délicates (TNO) Interférométrie des tavelures Passage sous le seuil de déformation de l'image par la turbulence En imagerie planétaire Pourquoi pas en ciel profond ? (restauration des déformations d'isoplanétisme) Optique adaptative en temps déporté (Analyse à postériori) Lucky Imaging Augmentation du nombre d'images exploitables dans les séquences vidéo planétaire

33 - Rencontre du Ciel et de l'Espace - 13/11/ B. Trégon CNRS-LKB-ENS - Merci de votre attention


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