Observation spectrographique des satellites galiléen de Jupiter
Spectroscopy
of Galilean satellites
Summary: We present spectroscopic observation of Jupiter Galilean satellite for deduce relative spectral reflectance curve of the surfaces. The goal is to observe some variation in the albedo relative to the central longitude of the satellites (detection of Io volcanos high temperature eruptions is too challenging for your 1-micron wavelength limited CCD detector because the peak thermal emission is at 2-3 microns !). The LORIS spectrograph used work at the resolution R=200. The detector is a 1536x1024 Kodak KAF-1602E CCD array. For a full description and performances of LORIS click here. The spectrograph is attached at the focus of a modest aperture 5-inch refractor (F/D=8). The reflectance is deduced from the ratio of the satellite spectrum and a solar like star HD141004 observed the same night. The slit spectroscope is aligned perpendicular to the celestial equator for keeps Jupiter flux. But the slit orientation and its wide for this very first observation (April 7, 2003) are not judicious because Ganymede en Europa spectra are marginally merged (we hoped obtain a more reliable measurement from a simultaneously observation of this two satellites, but it is not the case here!). This explain perhaps some discrepancy relative to professional results for the lower SNR part of reflectance spectra. Nevertheless, the consistance for the isolated Io and Callisto at the time of the observation is very fine. |
Cette page présente le résultat de l'observation des quatre satellites galiléen de Jupiter (Io, Europe, Callisto, Ganymède) avec le spectrographe LORIS monté au foyer d'une lunette Takahashi de 128 mm de diamètre (F/D=8). Le but est de calculer de spectre de réflectance de ces objets au moment de l'observation et de comparer le résultat avec des données professionnelles pour évaluer la consistance des observations.
Voici la configuration des satellites sur une simulation numérique au moment de l'observation, le 6 avril 2003 vers 23 heures TU.
Le journal de l'observation est :
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Satellite |
Date |
Exposition |
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Io |
6,99 avril 2003 |
15 x 20 s (total = 300 secondes) |
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Europe |
6,89 avril 2003 |
15 x 15 s (total = 225 secondes) |
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Callisto |
6,92 avril 2003 |
15 x 40 s (total = 600 secondes) |
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Ganymede |
6,89 avril 2003 |
15 x 15 s (total = 600 secondes) |
Les graphes suivant montre les spectres des 4 satellites, étalonnés en longueur d'onde mais pas en flux, c'est-à-dire que le profil spectral est ici tel qu'il sort de l'instrument (la fonction de transfert optique de l'instrument n'a pas été corrigée). Chaque spectre est le résultat du compositage de 15 images élémentaires (pris en deux fois, avec filtre d'ordre et sans filtre d'ordre, de manière à obtenir la partie infrarouge). Noter que les spectres de Ganymede et de Europe ont été acquis en même temps, sur les mêmes images CCD. A la suite de des spectres des satellites galiléen on trouve celui de l'étoile HD141004 de type solaire (compositage de 15 poses de 5 secondes).
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Le spectre de rélectance est calculé en faisant le rapport du spectre du
satellite par celui de l'étoile de type solaire (étoile réputée ayant un spectre
est très proche de notre soleil - cliquer
ici pour une liste). Le tableau ci-après présente le résultat, avec
chaque fois en médaillon, une image du satellite correspondant obtenu avec la
camera WFPC2 du télescope spatial Hubble par J. Spencer et K Noll -
octobre
1995 (document NASA) :
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La couleur rouge du satellite Io est bien traduite dans le spectre observé (faible réflectance dans le bleu). Le spectre de Europa est extrêmement plat, caractéristique d'un surface couverte de glace. La nature fort différente des quatre principaux satellites a logiquement sa signature dans le spectre.
Ci-après on compare nos spectres (courbes rouges) avec ceux obtenus par John Spencer et Wendy Calvin en mars 1993 (courbes bleus) sur le télescope de 1,8 mètres de l'observatoire Lowel (J. Geophys. Res. 100, 19049-19056).
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L'accord est excellent pour Io et Callisto, ce qui laisse espérer pouvoir suivre l'évolution de l'albedo (rapport du flux renvoyer par le flux reçu) en fonction de la longitude centrale de manière à repérer les formations colorés défilant sur le disque. Des différences sensibles sont noter pour Ganymède et Europa dans certaines parties du spectre. L'origine de ce problème est probablement dû à la proximité des spectres de ces deux satellites (voir l'image ci-après). Les conséquences de cette proximité ont été mal évaluées au moment de l'observation : l'idée d'acquérir les deux spectres en même temps était alors de réduire certains biais. C'est l'inverse qui c'est produit, les spectres se polluant l'un l'autre. Il aurait fallut changer l'orientation de la fente pour écarter plus les spectres ou réduire sa largeur de manière à acquérir un spectre à la fois.
