STRATEGIES D'OBSERVATION
POUR LA RECHERCHE DE SUPERNOVAE



Dans le cadre d'une optimisation de la procédure de recherche de supernovae on compare les mêmes objets observés par Alain Klotz avec un LX200 de 8 pouces et par ma moi même avec une lunette FSQ-106 Takahashi.

Dans ces tests, Alain a cherché à obtenir le maximum de champs de galaxie à la fin de sa nuit. Aussi, le temps de pose pour chaque galaxie est relativement bref : 60 secondes et une seule pose. Le LX200 est utilisé avec un réducteur de focale qui donne environ F/D=6. La caméra CCD est une Audine KAF-0401E utilisée en binning 2x2. Le temps de lecture de la caméra est de 10 secondes. Alain utilise le logiciel AudeLA pour un pilotage sans intervention humaine du télescope durant toute la nuit.

Pour le test avec la FSQ-106 j'ai plutôt privilégie le grand champ afin d'observer sur la même image CCD plusieurs galaxies simultanément. La focale est de 530 mm et la caméra est une Audine KAF-1602E utilisée en binning 2x2 (temps de lecture de 17 secondes). La surface de ciel observée en une pose est 20 fois supérieure à celle donnée par le LX200 de Alain. En revanche, le diamètre de la lunette n'est que de 106 mm, à comparer aux 200 mm du LX200. Pour compenser cet handicap il est nécessaire d'allonger le temps de pose, aussi j'ai composité 4 poses de 60 secondes, mais en utilisant systématiquement la technique du drizzling afin d'améliorer l'échantillonnage. Un autre problème de ma configuration instrumentale provient de la monture qui supporte la FSQ-106 puisque dans l'état de sont réglage (PEC), 30% des images ne répondent pas à mon critère de qualité et doivent êtres rejetées à cause du bougé. Quelques images ont été réalisées en binning 1x1 pour comparaison. J'utilisé le logiciel Pisco en mode semi-automatique (obligation de rentrer les coordonnées à la main à chaque champ) pour la commande du SkySensor 2000PC (monture Vixen GP). Il aurait possible d'utiliser AudeLA tout comme Alain (il existe une compatibilité des commandes entre le système SkySensor et le système LX200).

J'ai ajouté aussi une image de la galaxie NGC 2535 réalisée par Pierre Antonini (le découvreur de SN2000b) avec un télescope de 305 mm ouvert à F/D=3.0. La stratégie de recherche de Pierre est décrite dans le numéro 17 de CCD & Télescope. Elle est proche de celle de Alain Klotz : une pose unique, mais d'une durée de 90 secondes, qui lui permet d'étendre le survey jusqu'à la magnitude 17,5 environ.


Image de Alain Klotz de NGC2942 (LX200, pose de 60 secondes). 28/02/2000, 21H25.

Mon image (02/03/2000, 19H50), à gauche avec un compositage de 4 poses de 60 secondes, à droite avec un compositage de 10 poses de 60 secondes. La magnitude limite est  sensiblement en faveur du LX200 si on compare avec la pose de 4 minutes faite avec la FSQ-106 (de probablement 0.2 à 0.3 magnitude), ce qui peut être déterminant en matière de détection. Il est a noter que Alain améliorerait encore sa détectivité rapidement s'il composité deux images pour chaque champs. Ainsi, on voit que le bruit est notablement moins élevée avec la FSQ-106 grâce au compositage de 4 images élémentaires, malgré une qualité de ciel moins favorable (grosse pollution lumineuse). La résolution est voisine pour les deux  instruments grâce à l'usage de la technique du drizzling dans le cas de la FSQ-106.


Image complète en format réduit du champ de NGC 2942 réalisée avec la FSQ-106 et un CCD type KAF-1600. En bleu, le champ correspondant d'un LX200 équipée d'un KAF-0400. Plusieurs galaxies sont visibles simultanément, qui sont autant de chances de trouver des SNe.

Le champ de la galaxie NGC 2535, à gauche avec le LX200 (pose de 60 secondes, le 28/02/2000 à 20H01), à droite avec la FSQ-106 (pose de 4x60 secondes, le 02/03/2000 à 19H30).

A gauche, une image de NGC 2535 réalisée par Pierre Antonini avec un télescope SC305 à F/D=3.0, une HiSIS22 utilisée en binning 1x1 et un temps de pose de 90 secondes. A droite, la même galaxie observée avec la lunette de FSQ-106, mais en compositant 10 images de 60 secondes en binning 2x2 + drizzling. La magnitude limite est proche, mais pour que cela soit possible il a fallut poser près de 7 fois plus avec la lunette de 106 mm, ce qui est logique. Noter l'étoile située juste au dessous du noyau, qui a l'allure d'une supernova typique. Elle est visible dans les 2 cas, mais plus aisément sur l'image de Pierre, qui offre une résolution supérieure. Cette étoile est en revanche quasi indétectable en ne compositant que 4 images de 60 secondes avec la FSQ-106.

NGC 2535 observé avec la FSQ-106 en binning 1x1 et un compositage du type drizzling (04/02/2000, 21H50). A gauche, compositage de 4 poses de 60 secondes, à droite, compositage de 10 poses de 60 secondes. La finesse de l'image devient à présent équivalente à celle du SC305. Par ailleurs on note un léger gain en magnitude qui est obtenu de concert avec le gain en résolution (cliquez ici pour plus détails). Avec une focale aussi courte que 530 mm, qui donne des images de très bonne qualité (FWHM=1,2 pixel typiquement), il se confirme que le binning 1x1 reste probablement le meilleurs choix pour la détection des SNe.

Le champ de la galaxie NGC 2535, à gauche avec le LX200 (pose de 60 secondes, le 28/02/2000 à 20H01), à droite avec la FSQ-106 (pose de 4x60 secondes, le 02/03/2000 à 19H30).


Tentative de détection de la supernova 2000K dans la petite galaxie MCG+9-19-191. Cette supernova a été découverte le 28/02/2000 avec un télescope de 350 mm alors qu'elle était à la magnitude 16,6. La supernova est juste à gauche de la galaxie sur cette image, encadrée par des traits rouges. L'image, ici un fort agrandissement, est un compositage de 12 clichés de 60 secondes réalisées en binning 2x2 avec la FSQ-106 le 02/03/2000 à 23H30). La supernova est à l'extrême limite de la détection avec un tel instrument en raison de sa proximité avec la galaxie (l'usage d'un binning 1x1 aurait ici amélioré la situation). Le SN est  totalement invisible lorsque le compositage ne concerne que quatre clichés de 60 secondes, ce qui montre les limites du système : SN 2000K serait passée inaperçu. Dans ces conditions d'utilisation, la FSQ-106 ne peut détecter raisonnablement que des SNe plus brillantes que la magnitude 16,2.


En compositant 9 poses de 60 secondes en binning 1x1, la supernova SN 2000K devient visible (mais encore difficile). Cette image date du 04/03/2000. Une fois encore on constate que le gain en résolution rhyme avec accroissement de détectivité lors de l'observation de SNe.


L'image complète du champ de SN 2000K avec la lunette FSQ-106 (le champ des vues précédentes est encadré en bleu). Il est centré autour de la galaxie NGC 3888. On remarque de très nombreuses galaxies car on est proche de l'amas de la Vierge. Notez aussi l'amas de galaxies ABELL 1377 autour de l'étoile brillante en bas. Le choix du champ et son cadrage sont des éléments déterminant de la stratégie : dans la mesure du possible il faut sélectionner des galaxies qui ont de nombreuses voisines.

Conclusion : cette comparaison a permis de confronter deux stratégies d'observation assez différentes. Compte tenu des temps de pose et de lecture respectifs, Alain Klotz arrive à pointer 10 fois plus de champ distinct que ce qu'autorise mon instrumentation. En revanche, je couvre à chaque image 20 fois plus de champ. Alors qui a raison ? Je pense que celui qui à l'avantage est celui qui voit les objects les plus faibles car bien entendu le nombre de supernovae potentielle augmente. Alain arrivant à grilloter quelques dixièmes de magnitude, je pense que le winner c'est lui... temps que je n'ai pas mis mon instrument à la campagne ! On aura noté que le binning 1x1 est le meilleurs choix en terme de détection avec un instrument à courte focale tel que la FSQ-106 et qu'il faut veiller à obtenir les étoiles les plus ponctuelles possibles (bien controler la focalisation et le suivi).
 

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