La publication sur RR Lyr :
récit d’une aventure de
chercheurs
Benjamin MAUCLAIRE
Introduction
⊗ La recherche n’est pas un travail, c’est une aventure
⊗ Loin de l’image du personnage seul dans un bureau au quotidien monotone
⊗ Ce quotidien est plein de rebondissements
⊗ C’est l’observation qui dicte la science et non l’inverse
Nous allons voir :
1. Comment tout ca a débute,
2. Première interprétation, première ébauche de l’article,
3. La révolution venue de l’Est parisien, Chelles (77),
4. D’autres étoiles pulsantes au programme.
Partie A : Comment tout ça a débuté ?
1. 2013-2014 : deux années aux chocs intenses
⊗ 2013/4/17 : Workshop, acte fondateur de la surveillance de RR Lyrae
⊗ S’en suit une série de nuits d’observation au T152 de l’OHP :
⇒ 2013 : 2013/6/14, 2013/9/4-5, 2013/10/12-15, 2013/11/13,
⇒ 2014 : 2014/6/28-29, 2015/8/9-10, 2014/9/14-16,
⇒ 2014/6/28 : Workshop des méthodes d’observations et d’exploitation,
⇒ 2016/5/21 : Workshop du bilan d’exploitation des données et astrophysique
⇒ 2017/6/24 : Workshop du bilan des articles et des spectros innovants.
2. Fin 2014 : premiers résultats de détection.
⊗ Priorité : traiter les spectres du T152 que j’ai en ma possession,
⊗ Des spectres non exempts de problèmes :
⇒ Beaucoup de rayons cosmiques souvent mal placés,
⇒ Calibration en longueur d’onde parfois délicate : plantage PC acquisition, technicien distrait par nos bouteilles. . .
⇒ Cela coûtera des bières !
⇒ Recherche des spectres correspondant a la phase d’interêt : bm_findsphase 0.2 0.4,
⇒ Correction heliocentrique et passsage dans le referentiel de l’etoile : rr_rrlyrcorr -73.5,
⇒ Trace de multiplots phases : rr_multifit2pngdecp 0 6553 6573 6562.82.
Premiers résultats : 2014/09/14
Premiers résultats : 2013/09/04
3. 2015 : 1 an et demi pour récupérer toutes les données !
⊗ Tout est dans le titre !
⊗ T152 : 450 spectres,
⊗ Et tant d’autres participants. . .
⊗ TOTAL : 2800 spectres individuels !
⊗ Un grand élan collectif des amateurs pour percer le mystère de l’e ffet BLAZHKO
⊗ Deux professionnels partageant leurs connaissances : D. GILLET & Ph. MATHIAS
⊗ Un régal pour progresser en astrophysique et en méthodes d’analyse
4. 2016 : début d’une collaboration intense.
⊗ Des échanges fréquents et riches d’enseignements,
⊗ Le temps libre est dédié à la recherche 7/7 jours,
⊗ Un chemin parcouru ensemble pour raisonner et faire face aux dificultées,
⊗ Recherche des occurences de la 3e émission dans les milliers de spectres : développement de scripts de sélection de zone en longueur d’onde, de phases de pulsation, etc.
⊗ Mise en place de choix pour les traces graphiques :
⇒ Tracés sans lissage pour discerner l’information du bruit,
⇒ Tracé dans le référentiel de l’étoile (Rest frame),
⇒ Affichage de la phase de pulsation,
⇒ Sortie PDF prête a la publication.
Exemple de graphique : avant
Exemple de graphique : après
Partie B : Première interprétation, première ébauche de l'article
1. Isolation de deux observations décisives
⊗ Au 05/2016, la 3e émission a été observée 4 fois
⊗ Pour que la preuve soit irréfutable, le meilleur SNR sera sélectionné
⊗ Deux de ces observations furent programmées au T152 : γ ∼ 0:3 et ψ ∼ 0:9
⇒ En eff et, à ce stade nous croyons que la 3e émission avait lieu lors des maxima BLAZHKO (ψ)
⇒ Victoire : le soir des observation, la 3e émission fut même détectable sur les bruts !
Observations retenues :
le 2014/09/14 et 2013/09/04
Observation du 2014/09/14 :
Observation du 2013/09/04 :
2. Extraction de la composante en émission v1.0
⊗ L’extraction de la 3e émission du reste de la raie H α appuie la preuve de sa détection,
⊗ De plus sa position permettrait d’estimer la vitesse de l’onde de choc,
⊗ Idée : soustraire a chaque spectre un spectre moyen de la raie H α partir de spectres hors émission,
⊗ De nouveaux scripts sont développés. . .
⊗ Mais le procédé n’a pas pu être appliqué a 2013/09/04 :
⇒ Absence de spectres hors émission et de largeur Doppler semblable.
Di fférence au spectre moyen (2014/09/14).
3. Le problème des éphémérides
⊗ Toujours dans l’idée d’une relation entre 3e émission et maximum BLAZHKO (phase ψ ),
⊗ Nécessité de travailler avec des éphémérides les plus récentes possibles,
⊗ Équation du type : HJD(max. light ampl.) = 2456881:627 + 39.0 ψ,
⊗ Deux solutions :
⇒ 1. A partir des maxima des O-C photométriques, mais en 2013-14 O ≈ C 0 : inexploitable,
⇒ 2. A partir des maxima Hα de nos spectres,
⊗ Idée : méthode novatrice et consistante où j’ai, encore, développé du code,
⊗ Nous avons en fin la possibilité de générer nos éphémérides BLAZHKO maison !
4. 1er choc : la 3éme émission est visible pour chaque cycle
⊗ Test de vérification la méthode des éphémérides sur des spectres Élodie de 1997,
⊗ Je mets en évidence fortuitement la présence de la 3e émission dans ces spectres vieux de 20 ans !
⊗ Certes, la méthode fonctionne mais le résultat remet en question notre idée de départ,
⊗ Choc \S1 » : la 3ème émission est visible quelque soit la phase BLAZHKO ! Je fouille les 1200 spectres de 1996-1997. . .
⊗ Choc \S2 » : la 3ème émission est visible à tous les cycles de pulsation !
3ème émission de 1997/08/30 ( ψ ∼ 0.9).
3ème émission de 1997/08/09 ( ψ ∼ 0.5)
5. 2016/09 : rédaction de l’article v1.0
⊗ J’avais déjà une expérience dans la rédaction,
⊗ Je connaissais le préparateur de texte LATEX,
⊗ Rassemblement des lectures bibliographiques réalisées,
⊗ De la rédaction, comme du piano à 4 mains, avec Denis GILLET dans la bonne ambiance,
⊗ Rédaction de l’introduction,
⇒ Une pensée émouvante pour Williamina FLEMMING : 1901 découverte de la variabilité de RR Lyrae
⇒ Le souvenir de Schwarzschild et son effet : 1952
1901 : article de la découverte de RR Lyrae variable.
Williamina FLEMMING qui a travaillé pour Charles PICKERING.
1952 : article fondateur de l’effet Schwarzschild.
6. 2016/10 : soumission de l’article v1.0
⊗ Rassemblons les constats observationnels :
⇒ La 3éme émission est visible pour chaque cycle de pulsation ( φ ),
⇒ La 3éme émission est indépendante de la phase BLAZHKO ( ψ ),
⇒ La forme de la 3éme émission est un profil P-Cygni redshifté,
⊗ Interprétation présentée à ce stade :
⇒ Profil P-Cygni , une coquille en expansion à φ ≈ 0.3, est incohérent avec le sens de l’onde en chute, V3e
⇒ Une atmosphère en contraction Vinflall,
⇒ Vitesse de l’onde de choc : Vshock( φ ≅ 0.3) = V3e Vinflall,
⊗ Une explication basée sur les observations, mais celle-ci se révèle plutôt complexe.
Mesure de Vshock( φ ≅ 0.3) = V3e — Vinflall
Article v1.0 déposé le 13/10/2016
Partie C : La révolution est venue de l'Est parisien, Chelles.
1. La machine de guerre de Thierry LEMOULT.
⊗ Période de pulsation de RR Lyrae :
⇒13,6 h = impossible de couvrir rapidement un cycle en observant quelques h/nuit,
⊗ Solution : utiliser chaque opportunité pour observer et sur toute la nuit si possible,
⊗ Cela nécessite d’automatiser l’observatoire
⊗ Thierry LEMOULT a alors créé Carl pour briser le triangle astronomique !
⊗ Carl : T035+eShel+station météo+domotique+scripts Prism+scheduler,
⊗ Une avancée remarquable en spectroscopie !
L’observatoire de Chelles :
L’homme derrière CARL …
Le véritable homme derrière CARL !
Mais … CARL agit par lui-même . . .
2. 2ème choc : le fi lm de l’atmosphère est dévoilé !
⊗ Avril 2017 : 47 h d’observations en 11 jours !
⊗ Toute les longueurs d’ondes sont couvertes,
⊗ Bien entendu les maxima H α : décrit l’onde de choc,
⊗ Mais aussi les 2 raies du sodium (Na) λ5895.92 et λ5889.95,
⊗ Ces raies décrivent la structure de l’atmosphère,
⊗ On possède alors le fi lm des soubresauts de RR Lyrae !
Film de Hα au cours du mois d’avril 2017.
Film de Na au cours du mois d’avril 2017.
3. Extraction de la composante en émission v2.0.
⊗ La méthode de la différence au spectre moyen ne donne pas le même résultat sur les spectres de Thierry LEMOULT,
⊗ Idée : créer pour chaque spectre des série un spectre ajustant les composantes en absorption,
⊗ Ainsi la soustraction donnera la forme réelle de la 3ème émission,
⊗ Composantes en absorption : centre de Hα, ailes Stark, raies telluriques,
⊗ Une puissante librairie Python : Pyspecfit,
⊗ J’ai donc appris le Python durant Noel 2016 !
⊗ En plus cela traitera aussi les spectres de 2013/09/04
Composantes ajustées en absorption.
Les raies telluriques autour de H α.
Exemple de résultat d’ajustement.
4. 3ème choc : la 3ème émission n’est pas identique à un profil P-Cygni.
⊗ La méthode de la différence (v1.0) aboutissait à un profil P-Cygni redshifté,
⊗ Donc à une coquille en expansion dans une atmosphère en contraction,
⊗ La méthode par ajustement (v2.0) abouti à une étroite émission redshiftée simple,
⊗ Donc à une mince couche en échauffement.
Forme de la 3ème émission v1.0.
Forme de la 3ème émission v2.0.
5. Nouvelles observations, nouvelle interprétation.
⊗ Deux constats observationnels ont changé l’explication :
1. La 3ème émission correspond à une mince couche chaude,
2. D’après le film du Na à 0.3, 2 couches atmosphériques chutant vers le centre de l’étoile,
⊗ Les 2 couches compriment la zone de l’onde de choc,
⊗ Cela s’accorde cette fois-ci avec le modèle théorique de Denis GILLET.
6. 2017/05 : soumission de l’article v2.0.
⊗ Les récentes observations mènent à une nouvelle interprétation du phénomène de la 3ème émission,
⊗ Les constats réalisés sur différentes raies : déchiffrage de la dynamique atmosphérique et de l’onde de choc,
⊗ Les spectroscopes échelle sont une nécessité !
⊗ De nouveau, après analyse et interprétation : on rédige. . .
⊗ Une nouvelle version de l’article a été envoyée à l’arbitrage A&A courant mai 2017,
⊗ La dynamique atmosphérique dévoilée ⇒ 2ème article en cours de finalisation.
7. 2017/08 : soumission de l’article v3.0.
⊗ 2017-08-04 : Soumission de l’article v3.0,
⊗ 2017-08-22 : Acceptation de l’article pour publication dans A&A !
⊗ Premier article en spectroscopie avec un amateur impliqué dans l’étude et la rédaction.
Pour conclure :
⊗ Les observations dictent la science et non l’inverse,
⊗ Nécessité de garder un esprit critique sur ses méthodes d’analyse et leurs interprétations,
⊗ Nécessité de faire évoluer ses outils et d’être soigneux,
⊗ Remettre l’ouvrage sur « le métier » autant que nécessaire,
⊗ C’est l’essence même de toute recherche.