Précision des mesures CCD pour la science participative
Quand on débute en mesures astrométriques comme en mesures photométriques, on ignore souvent qu’elles doivent se conformer à des critères de précision en fonction des cibles étudiées pour être validées par certains organismes ou être compatibles à la révélation de certains phénomènes en science participative. La quantification de la précision de nos mesures et la connaissance des critères de précision de mesures scientifiques permet de juger objectivement soi-même de la qualité des données que nous nous apprêtons à partager. A quoi bon de conserver pour soi de bonnes mesures utiles ou de partager de mauvaises mesures ?
La précision en astrométrie
Dans ce domaine, sans nul doute, c’est le Minor Planet Center (MPC) de l’IAU qui fait preuve de référence. La précision astrométrique n’est réellement quantifiable objectivement que si celle-ci se base sur une observation complète de l’objet, à savoir au minimum 3 mesures (et plus !). Il en découlera l’estimation d’un résidu maximum en comparaison au modèle idéal calculé de l’orbite de l’objet. Plus la valeur de ce résidu maximum exprimée en seconde d’arc est petite et plus la précision des mesures est bonne (c’est-à-dire, plus les mesures produites « collent » à l’orbite idéale de l’objet en quelque-sorte). Selon le MPC, toujours, il est vivement conseillé en astrométrie fine de travailler avec un équipement (optique + caméra) dont l’échantillonnage est toujours inférieur à 3″/pixel.
| Valeur du résidu maximum de l’ensemble des mesures | Commentaires |
|---|
| Inférieure à 0,5″ d’arc | Qualité d’un ensemble de mesures excellente |
| Entre 0,5″ et 1″ d’arc | Qualité d’un ensemble de mesures très bonne |
| Entre 1″ et 2″ d’arc | Qualité acceptable pour des observations amateurs ou difficiles |
| Au-delà de 2″ d’arc | Ne pas considérer les mesures, surtout si les erreurs de même ordre de grandeur sont systématiques |
| Règle générale 1 | Pour chaque mesure : Viser <1″, tolérer jusqu’à 2″, éviter de dépasser 3″ |
| Règle générale 2 | L’ensemble des mesures ne doit jamais dépasser 2″ |
La précision en photométrie
La photométrie consiste à déterminer la magnitude apparente d’un objet astronomique. Aucun organisme ne fixe de règle pour qualifier si la mesure apparente communiquée, surtout produite par un amateur, est acceptable ou non, puisque notamment pour les étoiles variables à longue période, les estimations visuelles de magnitude apparente qui ne sont pas de la photométrie sont impossibles à qualifier, toujours pratiquées, acceptées et enregistrables dans les bases de données de l’AFOEV et de l’AAVSO. Néanmoins, l’amateur pratiquant la photométrie a tout à gagner à être capable de quantifier l’incertitude de ses mesures de magnitude apparente sur un objet pour pouvoir en estimer la qualité car de la valeur de cette incertitude, il pourra juger de la pertinence globale de son travail pour établir courbes de lumière et conclusions à leur lecture ; la détection de certains phénomènes astronomiques nécessitant un niveau d’incertitude exigeant.
Dans ce cadre, on parle naturellement de photométrie différentielle ; la seule réellement quantifiable et qualifiable.
| Valeur de l’incertitude de magnitude de la photométrie | Commentaires |
|---|
| Inférieure à 0,01 mag | Excellente précision, souvent suffisante pour la détection des phénomènes subtils (notamment par exemple les exoplanètes, les courbes de lumière des astéroïdes et étoiles variables à courte période à l’amplitude inférieure à une magnitude). |
| Entre 0,01 et 0,03 mag | Bonne précision, adaptée pour beaucoup d’études sur les étoiles variables classiques.
Encore acceptable pour les courbes de lumière d’astéroïdes. |
| Supérieure à 0,05 mag | Acceptable pour les variables à longue période aux variations importantes, mais trop bruité pour des détections temporelles fines. |
L’optimisation de la photométrie différentielle afin de réduire l’incertitude de magnitude à son niveau le plus faible possible nécessite le respect d’une méthodologie précise dans le choix des étoiles de comparaison :
- La stabilité photométrique des étoiles de comparaison : Ceci explique la préférence de choisir une étoile dans une carte AAVSO
- Une magnitude comparable des étoiles de comparaison dans un entonnoir de +/- 1 mag
- Un indice de couleur B-V similaire des étoiles de comparaison avec la variable
- Une proximité angulaire des étoiles de comparaison avec la variable
- Un bon rapport signal/bruit : Préconisation d’un SNR minimal à 30 pour la variable comme pour les étoiles de comparaison
- Plusieurs étoiles de comparaison de préférence pour réduire l’incertitude globale