Livre "Fundamentals of Astronomical Photometry" (en anglais)

Livre Principes de base de la photométrie astronomique.

La photométrie astronomique a pour but de mesurer la luminosité et la couleur des étoiles. La technologie moderne offre de puissants moyens : télescopes prodigieux, caméras numériques, logiciels de traitement des données, systèmes d'information et de communication... De nombreuses personnes intéressées par l'astronomie pratique disposent déjà de toutes ces ressources, même si elles ne les utilisent que pour prendre de belles images et les partager. Pourquoi ne pas utiliser les mêmes outils pour obtenir des données sur la luminosité et la couleur des étoiles à des fins scientifiques, éducatives ou informatives ? Si nous avons les instruments et l'intérêt, tout ce dont nous avons besoin, c'est de l'accompagnement attentif, détaillé, progressif, pratique et amical que nous offre ce livre.

Fundamentals of Astronomical Photometry fournit l'ordre et les ingrédients nécessaires pour assimiler les concepts et techniques clés. En tenant compte des réalités de la communauté astronomique non professionnelle, ce livre dose les mathématiques essentielles pour qu'elles soient bien digérées par toute personne ayant reçu une éducation de niveau secondaire, unifie la notation et la terminologie, détruit les idées fausses, fournit des informations rigoureuses et gère le tout dans une séquence qui est lisible, intéressante et non dénuée d'humour.

Un ouvrage idéal pour les débutants en photométrie astronomique en partant de zéro, orienté vers la pratique de l'obtention de données, et qui incorpore des éléments didactiques et informatifs qui le rendront attrayant comme ressource dans l'enseignement de la physique et des mathématiques.

David Galadí-Enríquez (Cordoue, Espagne, 1969) a commencé sa carrière d'astronome dans l'association locale de sa ville natale, et a complété sa formation spécialisée par des études de physique aux universités de Grenade et de Barcelone. Dans cette dernière, il a rédigé sa thèse de doctorat sur l'astrométrie et la photométrie des amas d'étoiles et a travaillé pendant quelques années comme professeur associé. Il a ensuite travaillé comme chercheur au Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) et à l'Instituto de Astrofísica de Andalucía. Il est actuellement astronome résident au Centre astronomique germano-espagnol, plus connu sous le nom d'Observatoire de Calar Alto. Très actif dans le domaine de la vulgarisation scientifique, il est l'auteur ou le co-auteur de près d'une douzaine de livres, dont des ouvrages techniques, éducatifs et de vulgarisation scientifique.

Fiche technique :

• TITRE : Principes de base de la photométrie astronomique
• AUTEUR : David Galadí-Enríquez
• PAGES : 218
• ISBN : 9788426725769
• ANNÉE : 2018
• EDITION : 1
• FORMAT : 15x23 cm.
• RELIURE : Broché avec rabats
• COLLECTION : ASTROMARCOMBO
• EN COULEUR

Adressé à :

• Astronomes amateurs
• Astronomes professionnels
• Scientifiques
• Les passionnés d'astronomie et de sciences spatiales
• Enseignants de l'enseignement secondaire
• Professeurs d'université
• Étudiants en baccalauréat scientifique
• Étudiants de l'université

Table des matières :

• Introduction IX
• 1. La luminosité des étoiles ...........................................................................1
• 1.1. Les étoiles émettent de la lumière ....................................................................1
• 1.2. nous recevons la lumière des étoiles ........................................................... 3
• 1.2.1. la lumière du soleil sur la Terre ..............................................................3
• 1.2.2. La lumière des étoiles sur la Terre ..............................................................4
• 1.2.3. Chanter sous la pluie de photons ............................................5
• 1.3. Spectre ................................................................................... 8
• 1.3.1. corps noirs de toutes les couleurs .......................................8
• 1.3.2. Il y a des types très spectraux qui passent par ici ...............................10
• 1.4. filtres ....................................................................................... 13
• 1.4.1. la courbe de transmission ................................................................ 14
• 1.4.2. par le centre et le long des bandes ...................................................15
• 1.4.3 Types de filtres ...........................................................................16
• 1.4.4. Le problème fondamental de la photométrie astronomique ................ 16
• 2. La mesure de la luminosité en astronomie ...................................................... 19
• 2.1. Deux mille ans à regarder le ciel ............................................................19
• 2.2. la magnitude devient quantitative .............................................. 20
• 2.2.1. Pogson le met en place ......................................................................... 21
• 2.2.2. Logarithmes ici, logarithmes là ......................................22
• 2.2.3. l'équation fondamentale ..............................................................24
• 2.2.4. danser au rythme de 5/2 .................................................................29
• 2.2.5. entreprise extravagante : de l'acoustique à la chimie ................... 32
• 2.3. la sensibilité spectrale de l'œil humain et le filtre V ......................33
• 2.4. Un monde de couleurs ........................................................................35
• 3. Lumière et couleur dans l'espace ......................................................................39
• 3.1. lumière et distance : magnitudes absolues et modules de distance ....... 39
• 3.1.1. dilution des magnitudes ...............................................................39
• 3.1.2 L'unité astronomique et le parsec .........................................40
• 3.1.3. la magnitude absolue et le module de distance ...........................42
• 3.1.4. exemples .................................................................................44
• 3.1.5. photométrie du temps de lumière ............................................... 47
• 3.1.6. Le système solaire dans son ensemble ..................................................48
• 3.2. absorption : l'extinction interstellaire ........................................... 49
• 3.2.1 L'âge d'or ........................................................................49
• 3.2.2. milieu interstellaire et photométrie ...............................................50
• 3.2.3. rencontres avec Balmer dans l'escalier : émission et absorption ........54
• 3.3. Redshift et blueshift .............................................58
• 3.3.1 L'effet Doppler ......................................................................59
• 3.3.2. décalage vers le rouge cosmologique ......................................60
• 3.3.3. Votre attirance me fait rougir ............................................................ 61
• 4. Lumière et couleur dans l'atmosphère .................................................................63
• 4.1) L'atmosphère terrestre et la lumière des étoiles : réfraction ......................... 64
• 4.2. l'atmosphère terrestre et la lumière des étoiles : extinction ...........................66
• 4.2.1 Extinction dans une atmosphère plan-parallèle : masse d'air ............67
• 4.2.2 Duel de titans : exponentielles contre logarithmes ................ 69
• 4.3. turbulence : scintillation et flou ..........................................73
• 4.3.1. scintillation ...............................................................................73
• 4.3.2. le flou ou la vision ................................................................. 74
• 4.4. un bon endroit pour observer .................................................. 77
• 5. Les détecteurs.................................................................................... 79
• 5.1. caméras CCD : principes de base ..............................................80
• 5.1.1 L'effet photoélectrique ................................................................... 81
• 5.1.2. l'image latente et sa lecture ...............................................83
• 5.1.3. capacité et linéarité des pixels ............................................84
• 5.1.4. conversion analogique-numérique : gain et bruit de lecture ........85
• 5.1.5. Le nombre de bits de votre caméra : la gamme dynamique .................85
• 5.1.6. polarisation électronique ou bias ........................................... 86
• 5.1.7. l'astronomie dans une oliveraie : le courant obscur ... 87
• 5.1.8. les beignets : uniformité du détecteur .............................88
• 5.1.9. Des choses plus étranges : la foudre, les pixels maléfiques et les volets ...........89
• 5.2. traitement de base des images .........................................91
• 5.2.1. soustraction de la polarisation électronique ............................. 91
• 5.2.2. soustraction du courant d'obscurité .............................. 93
• 5.2.3. aplatissement du champ ...........................................................94
• 5.2.4. correction d'images scientifiques .................................97
• 5.3. mesure instrumentale et signal/bruit ....................... 98
• 5.3.1 Mesurer sous la pluie : les statistiques de Poisson ........................99
• 5.3.2. bruits non Poissoniens ..........................................................101
• 5.3.3 Le paradoxe de la mesure parfaite .................................... 101
• 5.3.4. rapport signal/bruit ..............................................................102
• 5.3.5. Suivez le régime (photon) .............................................105
• 5.4. échelle de l'image et taille du pixel : échantillonnage spatial ...107
• 6. Photométrie de base ............................................................................111
• 6.1. La mesure élémentaire ................................................................. 111
• 6.1.1. Où se trouve l'étoile ? ..........................................................112
• 6.1.2 La quadrature du cercle ............................................................ 113
• 6.1.3. une couronne pour un bon fonds ..................................... 116
• 6.1.4 L'incertitude de la mesure instrumentale .......................... 118
• 6.2. photométrie différentielle avec CCD ............................................120
• 6.2.1. photométrie différentielle .......................................................... 120
• 6.2.2. considérations sur l'ouverture synthétique ..........................124
• 6.2.3. jusqu'à l'infini et au-delà .................................................132
• 6.2.4. se mettre au travail : habitudes et conseils ................................134
• 6.2.5 Le catalogue et la mesure : incertitudes internes et externes ...139
• 6.3. Exemples pratiques ...................................................................1 ...................................................................1
• 6.3.1 Courbes de lumière des étoiles variables ...................................140
• 6.3.2 Novae et supernovae .............................................................. 145
• 6.3.3. rotation des astéroïdes ............................................................1 ............................................................1
• 6.3.4. photométrie de dérive : occultation d'étoiles par des astéroïdes ...152
• 6.3.5. Précision différentielle extrême : transits d'exoplanètes ..........154
• 7. Photométrie avancée...................................................................... 157
• 7.1. systèmes photométriques ...............................................................157
• 7.1.1 Les filtres du système photométrique ......................................157
• 7.1.2. le catalogue photométrique .......................................................... 159
• 7.1.3. le point zéro ......................................................................160
• 7.2. Trois systèmes photométriques ........................................................161
• 7.2.1 Le système UBVRI de Johnson-Cousins ............................... 161
• 7.2.2. le système Ugriz de Sloan ...................................................... 166
• 7.2.3. le système uvby de Strömgren .......................................... 169
• 7.2.4. catalogues de ces trois systèmes ..................................1 .................................
• 7.3. photométrie absolue ............................................................... 172
• 7.3.1. photométrie élémentaire absolue ........................................ 173
• 7.3.2 Modèles complets de photométrie absolue à large bande ...176
• 7.3.3 Améliorations supplémentaires possibles ...................................181
• 7.3.4. modèles pour la photométrie en bande intermédiaire et en bande étroite ......183
• 7.3.5. se mettre au travail : habitudes et conseils ...............................184
• 7.4. photométrie des objets étendus ......................................... 187
• 7.4.1 Magnitudes par seconde d'arc carré ........................187
• 7.4.2 Mesures de surface dans la pratique ..................................189
• 7.4.3 Mesures de lutte contre la pollution lumineuse ................................ 191
• 7.5. Quelques exemples pratiques ............................................ 193
• 7.5.1 Modèle élémentaire : luminosité du ciel dans la bande V ..................194
• 7.5.2 Modèle à large bande complet : tracé couleur-magnitude . .196
• Bibliographie ........................................................................................ 199
• Index alphabétique .................................................................................203

Livre Principes de base de la photométrie astronomique.