OBSERVER URANUS EN AMATEUR Christophe Pellier HST - 2004 Xavier Dupont Réunion de la Commission des observations planétaires Toulouse, 29 mai 2010

LES DONNEES PRO : VOYAGER 2 La sonde Voyager 2 passe Uranus en 1986. Elle retourne des images décevantes, montrant une planète apparemment sans détails. Le passage se produit au moment du solstice d’été de l’hémisphère sud, ce qui peut être une explication.

LES DONNEES PRO : LES ANNEES HUBBLE (à partir de 1994 et la WFPC2) Après la correction de son optique en 1994 et l’installation d’une nouvelle caméra, le HST retourne régulièrement des images d’Uranus dans le proche et moyen infrarouge qui montrent : une région polaire sud claire, quelques bandes, et des taches brillantes. Images de 1994 (en haut, bande méthane) et 1998 (ci-contre, image en fausses couleurs infrarouge)

LES DONNEES PRO : LES PROGRES DE L’INSTRUMENTATION AU SOL Grâce à l’optique adaptative et à leur accès à l’infrarouge, les télescopes professionnels atteignent aujourd’hui un très haut niveau de résolution. Couplés aux données HST, les résultats ouvrent dans la deuxième moitié des années 2000 sur une découverte approfondie du fonctionnement climatique d’Uranus… Telescopio Nazionale Galileo, La Palma. Bande H, exp. 60 secondes

LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES Résultats publiés par le Space Science and Engineering center (SSEC) http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/

LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : DONNES SPECTROSCOPIQUES DES GAZEUSES La spectroscopie nous donne des informations sur l’aspect d’Uranus © Pierre Drossart

LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : PROFIL ATMOSPHERIQUE Trois courant-jet sont à présent connus sur Uranus. L’équateur est occupé par un faible courant rétrograde (contraire à la rotation) Dans chaque hémisphère, un courant-jet prograde plus puissant est observé. http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/

LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : LE CHANGEMENT DE SAISON SUR URANUS En raison de la distance au Soleil et de l’inclinaison de l’axe de rotation, le « temps de réponse » de l’atmosphère à l’énergie solaire est très long, peut-être même en décalage d’une saison entière. Les dernières données laissent envisager un déclin de la bande sud et une intensification parallèle de la bande nord http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/

LES CONNAISSANCES LES PLUS RECENTES : DES DERIVES D’OBJETS SUIVIES SUR PLUSIEURS ANNEES http://www.ssec.wisc.edu/planetary/uranus/

QUE VOIT-ON SUR URANUS : LES DONNEES DU HST LES IMAGES BRUTES DU TELESCOPE SPATIAL HUBBLE SONT DISPONIBLES POUR LE PUBLIC. IL EST POSSIBLE DE LES TRAITER COMME DES DONNEES AMATEURS, ET SONT DONC POUR NOUS UNE REFERENCE PRECIEUSE. Généralement, il n’y a aucun détail avec des filtres vert, bleu, ou UV. Les détails commencent à apparaître dans le rouge visible, et dominent dans le proche infrarouge, en continuum ou bien en bande méthane. Les résultats montrent clairement que nous avons intérêt à utiliser des filtres de grande longueur d’onde pour avoir une chance de détecter un détail. En raison de la faible luminosité de la planète, un filtre « R+IR » est sans doute le meilleur choix (RG 610, W25A…) Images du 5 septembre 2008. © STScl. Traitement C.Pellier

LES PREMIERES TENTATIVES AMATEUR, 2004-2006 Les premiers résultants intéressants tombent dans les années 2004-2006. A l’époque, quelques images pros montrent que la région polaire sud est brillante dans l’infrarouge. Plusieurs images amateurs prises dans le rouge ou R+IR sont cohérentes… Résultats amateurs : C.Pellier (droite) et R.Bosman (en bas, août 2006) Au Pic en IR, en 2002 (ci-dessous) et 2004 (ci-contre, Cyrille Cavadore, orientation inconnue)

LE TEMPS DES CONTROVERSES EN CCD : LE TRAVAIL DES OBSERVATEURS ALLEMANDS EN 2006 Confrontés à quelques images montrant de « nombreux détails » sur Uranus, un groupe d’observateurs allemands entament un important programme d’observations en 2006. Parmi eux, Willem Kivits pointe différentes erreurs susceptibles de provoquer l’apparition de faux détails (par ailleurs concrètement observés sur les images). Ci-contre le traitement des images Source : « Uranus campaign 2006 » par John Sussenbach

LE TEMPS DES CONTROVERSES EN CCD : LE TRAVAIL DES OBSERVATEURS ALLEMANDS EN 2006 Suite du travail de W. Kivits. Ici, comment fabriquer de magnifiques images avec quelques trucs sous photoshop…

LE TEMPS DES CONTROVERSES EN CCD : LE TRAVAIL DES OBSERVATEURS ALLEMANDS EN 2006 La question cruciale de la collimation. En raison de la petite taille d’Uranus, un défaut de collimation peut très bien se transformer en une surbrillance sur le disque, au foyer, qui ressemblera à la perfection à la région polaire brillante… Images W. Kivits

LES CONTROVERSES SUR LES OBSERVATIONS VISUELLES MODERNES Certaines observations récentes interrogent les observations d’Uranus. Plusieurs observateurs visuels dessinent une ou plusieurs bandes, avec des instruments variés. Stanislas Maksymowicz, par exemple, insiste sur la capacité d’instruments de bonne qualité à détecter les faibles niveaux de contraste nécessaires. Les images CCD amateurs ne montrent rien qui soit cohérent avec les dessins mais leur piètre qualité objective les rend vulnérables à la critique. Seules les images du HST offrent actuellement un repère fiable, car il est l’unique instrument professionnel à publier des images dans les longueurs d’onde visibles (correspondant au domaine amateur) S. Maksymowicz 6 dec. 2009

1° : FONDER SON TRAVAIL SUR DES REFERENCES SOLIDES LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS D’URANUS 1° : FONDER SON TRAVAIL SUR DES REFERENCES SOLIDES Les caractéristiques d’Uranus en tant qu’astre (très petite taille et faible luminosité) et le faible contraste de ses détails font qu’une image amateur (dessin ou CCD) peut difficilement « faire foi » seule. Les observations exigent donc une travail de crédibilité que d’autres planètes ne connaissent pas à ce point (Mars, Jupiter…). La démarche la plus sûre de ce point de vue reste une tentative de détection de détails dont l’existence réelle ne fait pas de doute (ex : la région polaire sud d’Uranus en 2004-2006). Dans tous les cas, les images du HST peuvent être considérées comme la référence ultime. Des observations cohérentes entre plusieurs observateurs apportent également une valeur ajoutée à toute donnée « suspecte ».

2° : SOIGNER LA TECHNIQUE LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS D’URANUS 2° : SOIGNER LA TECHNIQUE Une qualité optique primordiale dans le cas du télescope : elle détermine tout simplement la possibilité même d’obtenir une image lisible Une collimation la plus précise possible est un pré-requis incontournable avant chaque séance d’observation Utiliser de préférence une caméra à capteur noir et blanc. Les caméras couleur peuvent produire un certain nombre de « déchets d’image » de petite échelle (chromatisme, etc.) qui dans le cas d’Uranus en raison de sa petite taille peuvent facilement passer pour des détails (de nombreux cas visibles sur le web)

2° : SOIGNER LA TECHNIQUE LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS D’URANUS 2° : SOIGNER LA TECHNIQUE Utiliser un filtre de grande longueur d’onde. Un filtre rouge+infrarouge reste le meilleur outil, car c’est là qu’Uranus montre le plus de détails, et il transmet encore une bonne quantité de lumière Noter l’orientation de l’image. Sans possibilité de savoir comment l’image est orientée, l’analyse sera rendue hasardeuse. Sur une image CCD, faire filer la planète pour obtenir les directions « précédente » et « suivante ». Faire attention aux inversions est/ouest ou sud/nord non prévues. Faire une image des satellites apporte également une bonne sécurité. Retraitement de l’image de Richard Bosman déjà présentée. L’originale était inversée est/ouest, la bonne orientation a été retrouvée grâce aux satellites…

3° : TRAITER CORRECTEMENT SES IMAGES LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS D’URANUS 3° : TRAITER CORRECTEMENT SES IMAGES L’acquisition : étant donné la distance d’Uranus, et le fait que les détails potentiellement visibles sont des bandes, il ne semble pas nécessaire de faire très attention à la durée de capture. On pourra donner une priorité au rapport signal/bruit, si important pour faciliter l’application de filtres de traitement. Les filtres de traitement : en raison de sa petite taille et du rapport signal/bruit couramment assez faible, Uranus supporte très mal le traitement. Il faut garder à l’esprit que les artefacts de traitement apparaissent très vite. Il faut éviter de « trafiquer » les images. Pas de traitement cosmétique ayant pour but d’enjoliver l’image (agrandissements déraisonnables, etc. cf. W.Kivits) La couleur : pour des images en couleur, la bonne teinte est plus verdâtre que bleue, en accord avec les données spectroscopiques (cf graphique vu auparavant)

4° : APPLIQUER DES TESTS DE COHERENCE LES CONSEILS ESSENTIELS POUR LA CREDIBILITE DES OBSERVATIONS D’URANUS 4° : APPLIQUER DES TESTS DE COHERENCE En cas de détail suspecté, des tests de cohérence peuvent être conduits pour savoir si l’information « résiste ». Dérouler les tests d’artefact habituels : faire plusieurs images avec le même filtre (le détail réel se maintient) et des images avec différents filtres (le détail disparaît ou bien évolue) Surtout, le test de la rotation de caméra semble le plus incontestable. Tout détail visible sur une image doit logiquement tourner avec la caméra. Ainsi, en utilisant par exemple le filtre R+IR, on fera deux couples d’images à quelques temps d’intervalle, avec dans chacun des deux couples deux orientations différentes de la caméra. Exemple de test…

UN EXEMPLE DE SEANCE D’OBSERVATION TRAVAILLEE MAIS NON CONCLUANTE… Idée de départ : booster le rapport signal-bruit en additionnant des captures sur une heure de temps avec le filtre R+IR. Le seeing était très bon. Avec le RG 630, les images brutes étaient parfois très nettes, avec un bord bien dessiné. Les résultats ne sont pas concluants. L’addition des trois images RG 630 montre des taches sombres qui n’apparaissent pas avec les autres filtres… mais qui ne ressemblent à rien de connu ! La surbrillance visible en bas à gauche, elle, est clairement le résultat d’un défaut de collimation identifié avant la séance. Elle n’est pas cohérente avec l’orientation du disque.

LES ANNEAUX SONT-ILS OBSERVABLES EN AMATEUR ? Les anneaux sont détectés par le HST dans le proche IR accessible aux amateurs. La différence d’éclat et leur proximité avec le globe rend leur détection avec nos moyens difficile, mais peut-être pas impossible… Images 30 août 2005 (De équivalent à 2010) Les résultats sont meilleurs dans une bande méthane (CH4, points bleus) que dans le continuum Infrarouge IR 807 Astronomik CH4 Custom Scientific

L’APPARITION 2010 D’URANUS Une apparition relativement favorable pour l’hémisphère nord Opposition le 21 septembre 2010 Diamètre apparent 3,7 secondes d’arc, magnitude visuelle +5,7 Déclinaison terrestre (De) 10°8 N Déclinaison céleste -1°2, juste en-dessous de l’équateur céleste… mais en concurrence directe avec Jupiter qui sera juste à côté ! Altitude à Paris 40°… et 45° à Toulouse 