L’astronomie est tout d’abord une passion avant qu’elle soit une science. L’astrophotographie est le moyen d’immortaliser cette passion, et constitue en même temps une passerelle vers la recherche scientifique.

La recherche et la détection des astéroïdes est à la portée de tout astronome qui dispose d’un petit setup amateur composé d’une petite lunette ou un petit télescope, monture motorisée et une caméra astronomique ou appareil photo numérique (APN). Il faut dire que cette discipline est pratiquement à la portée de tous les astrophotographes amateurs.

Des milliers d’astéroïdes de la ceinture centrale se trouvant entre Mars et Jupiter ont été découverts par des astronomes amateurs depuis leurs jardins ou lors des soirées en nomade en solo ou avec des astropotes. Toutefois, les procédures adéquates de soustraction des données relatives à ces détections, ainsi que le formalisme imposé pour soumettre ses observations découragent la majorité qui tente l’expérience !

En effet, le Minor Planet Center, qui est l’organisme dépendant de la division III de l’Union astronomique internationale (UAI) chargé de collecter et répertorier les planètes mineures et objets du système solaire ainsi que le calcul de leurs orbites, a prévu tout un arsenal de règles et consignes pour ceux qui veulent se lancer dans cette discipline scientifique qu’est la détection et la recherche des astéroïdes. Ces règles n’ont pas un but dissuasif mais c’est plutôt pour s’assurer que le matériel utilisé répond aux normes internationales de détection d’une part, et d’autre part pour dicter certaines procédures et lignes de conduite scientifique que l’astrophotographe amateur doit suivre en matière de photométrie. Si le matériel a son importance, l’opérateur derrière doit être qualifié pour satisfaire aux exigences du test et ses difficultés, et par la suite aux séances d’observations photométriques.

Par conséquent, celui qui aura satisfait aux 32 conditions aura le privilège d’avoir un code d’observatoire reconnu et qui constitue une sorte de certification internationale garantissant que le matériel utilisé est conforme aux normes internationales de détection et de photométrie. Ainsi, le MPC prévoit dans sa 16^ème réponse dans son Guide de l’Astrométrie des Corps Mineurs : (…Votre soumission initiale doit contenir au moins six planètes mineures numérotées chacune sur des paires de nuits proches ainsi qu’un objet géocroiseur numéroté observé sur deux nuits distinctes. Si le temps interfère, les deux nuits peuvent être espacées de quelques semaines. Rapportez au moins trois observations de chaque objet de chaque nuit. Ne signalez pas de positions uniques par nuit. Les lots contenant des positions uniques seront retournés dans leur intégralité au soumissionnaire….).

A la lecture générale du guide, il apparait clairement que la tâche n’est pas si évidente quant au choix des cibles, la qualité requise des observations qui doit être très précise avec une erreur RMS inférieure à 1 seconde d’arc, et la soumission du rapport d’observations est tributaire d’un formalisme très codifié même pour un astrophotographe avisé !

C’est ainsi que ma première détection d’astéroïdes en 2018 lors d’une soirée en nomade avec mes astropotes dans la région de Ben Slimane n’a pas pu aboutir à la rédaction d’un rapport de soumission pour un code. Il faut dire que je n’étais pas prêt et pas suffisamment armé pour un tel exercice. Donc, je me suis contenté à l’époque de jouer au détective pour identifier les astéroïdes détectés lors de mes séances d’astrophotos par le recours aux logiciels contenant la database mise à jour du MPC tel que THE SKY X ou Prism. Ce dernier logiciel, bien que taillé pour la recherche scientifique est suffisamment puissant pour extraire les données au format MPC, mais son paramétrage pour le traitement est si compliqué que des opérations basiques comme l’astrométrie échouent souvent pour des raisons de paramétrages ! Alors qu’un logiciel gratuit tel que ASPS ou ASTAP s’en sortent avec brio sans aucun paramétrage quel que soit l’échantillonnage utilisé.

                  Ayant déjà fait ma première détection d’astéroïde puis plusieurs autres après, je savais que mon point faible n’était pas les techniques d’acquisition mais plutôt le traitement des données au format MPC qui a son propre langage et formalisme. Donc, je me suis lancé à la recherche des différentes techniques et logiciels de traitement de données photométriques, et il faut avouer que l’appui et les conseils des amis astronomes bien plus expérimentés, notamment mon ami Georges Attard (Nova Loop sur Facebook), m’ont été d’une grande aide pour réussir avec succès cet exercice. Plusieurs interrogations interpellent l’astronome amateur au début, auxquelles je vais essayer de répondre :

1) Où chercher les astéroïdes dans le ciel (ou autrement formulée) où pointer son télescope ?

La réponse à cette question fondamentale m’est apparue à la suite de mes nombreuses séances d’astrophotographie en nomade entre 2017 et 2019. J’ai remarqué alors que je traitais mes acquisitions, que je détectais à mon insu des astéroïdes qui rodaient autour des objets de mes acquisitions (nébuleuses ou galaxies) et que leur nombre accroit au fur et à mesure que l’objet ciblé est proche de l’écliptique !

Sachant que la ceinture principale des astéroïdes est callée entre Mars et Jupiter au niveau du même plan de notre système solaire, il a été évident que c’est vers l’écliptique que se trouve le grand rassemblement de ces (petits) Cailloux. Donc, pour être sûr de ne pas rater ces astéroïdes et sans faire des recherches ciblées pour les identifier afin de faire votre rapport de soumission à l’MPC, je vous conseille de pointer votre télescope ou lunette sur le plan de l’écliptique. Vous serez étonnés du nombre d’astéroïdes détectés avec une simple petite lunette ou télescope (à vous de faire les comptes !).

L’écliptique est représenté par la ligne en rouge dans le logiciel Stellarium

Comment procéder à la détection d’astéroïdes ? 

A la manière des séances d’astrophotographie du ciel profond, une séance de détection des astéroïdes commence d’abord par préparer son matériel : installation, équilibrage, mise en station…sauf si vous êtes en poste fixe ou vous utilisez un setup installé dans un observatoire en remote.

Si on utilise une petite lunette ou petit télescope combiné avec une camera CCD/CMOS dont l’échantillonnage avoisine 2 arc-secondes, 180 secondes (soit 3 minutes) sont suffisantes pour révéler des astéroïdes d’une magnitude de 19 ! Depuis mon setup installé dans notre observatoire MAO composé d’une monture iOptron Cem60 ec, lunette Askar Fra 400 de seulement 72mm de diamètre et la Camera ZWO asi 1600 mm pro et filtre L, j’ai détecté avec aisance et sans difficulté une trentaine d’astéroïdes par champs allant jusqu’à la magnitude 19,3.

Setup MAO_Central

Il faut noter qu’une exposition unitaire de 180s est un maximum (pour un tel setup) pour éviter l’aspect allongé des astéroïdes sur nos acquisitions à cause de leur déplacement dans la voute céleste.  Signalons qu’un aspect presque circulaire d’un astéroïde sur nos brutes sera d’une grande aide pour la précision des mesures lors du traitement.

L’astéroïde 1998XF44(28200) de magnitude 16,8 en pose unitaire de 180s

La séance d’acquisition devrait durer en général une heure par objet et par nuit suivant les recommandations du MPC qui précise dans son guide susmentionné que : ‘’Il est plus efficace de faire deux ou trois observations (sur une période d’une heure environ) par objet et par nuit. Les observations d’objets spécifiques sont mieux faites sur des paires de nuits proches car la précision des observations isolées d’une seule nuit peut être difficile à juger. En observant par paires de nuits, toute ambiguïté est levée’’. Ainsi, notre astéroïde 1998XF44(28200) qui se déplace à une vitesse angulaire de l’ordre de 0.62’’ arcsec/minute, va parcourir une distance angulaire de 37,2’’ arcsec/heure.

Donc, vous devriez faire trois observations (acquisitions) par objet par nuit, espacées de 30 minutes chacune.

Pour simplifier, l’observation d’un astéroïde (ou lors du test de soumission : 6 astéroïdes) devrait être faite sur une durée d’une heure pour chaque astéroïde composée en poses unitaires de 3 minutes (dans notre exemple). Au total, on obtient 20 images sur lesquelles 3 serviront pour l’extraction des données astrométriques à savoir la 1^ère, la 10^ème et la 20^ème  image qui seront forcément espacées d’environ 30 minutes chacune. Je vous conseille vivement lors de la séance d’observation d’effectuer un blink sur plusieurs images successives. Ce blink vous permettra avec de la dextérité (bien zoomer sur l’image blink) de détecter le déplacement des astéroïdes dans vos champs.

Là, on est certain que l’astéroïde est bien présent dans notre champ.

Au final, il faut faire 6 astéroïdes et un Géocroiseur NEO (Near Earth Object) pour passer à l’étape de traitement et soustraction des données photométriques afin d’établir le rapport à envoyer au MPC.

3) Comment traiter nos acquisitions d’astéroïdes ?

Le traitement des images d’astéroïdes passe par des logiciels qui détectent automatiquement des corps qui bougent à travers nos acquisitions. Plusieurs logiciels sont spécialisés en la matière, il y a d’abord Astrometrica, puis Prism que j’ai testé sans grande conviction.

J’ai été séduit par la suite par un nouveau logiciel très redoutable et dont l’efficacité est sans précédent, peu importe l’échantillonnage utilisé, le résultat est garanti sans bug ni crash. Il s’agit de TYCHO TRACKER qui m’a été recommandé par un astropote depuis à peine 8 mois, dorénavant il m’est impossible de le remplacer par un autre.

Le logiciel utilise une database très solide pour l’astrométrie (GAIA EDR3) et une autre database pour la photométrie (ALTAS) pouvant aller jusqu’à la magnitude 20 !

Le logiciel, ses databases et plusieurs tutos vidéo en anglais sont téléchargeables depuis le site de l’auteur du logiciel.

Il faut préciser que pour des performances optimales, le logiciel requiert une carte graphique très robuste (de type RTX) pour qu’il effectue ses calculs et détections synthétiques plus efficacement et le plus rapidement possible. A noter que le logiciel est téléchargeable pour une période d’essai de 30 jours, puis vous serez invités à passer à la version basique à 25 $ ou la version pro à 50 $.

4) Comment préparer le rapport de soumission pour le code MPC ?

En utilisant Tycho Tracker, le rapport est généré en quelques clics depuis ledit logiciel après traitement des images. Ainsi la tâche est facilitée rendant systématique la production des rapports de manière très fluide et sans difficultés. Toutefois, quelques paramétrages préalables sont nécessaires impliquant le passage au Report Parameters via l’onglet Settings de la barre des tâches de Tycho.

Les paramètres du rapport sont utilisés pour spécifier les personnes impliquées dans l’acquisition et la mesure de données de l’image de l’astéroïde.

Afin de générer des rapports qui peuvent être soumis au Centre des planètes Mineures (MPC), il est nécessaire de fournir quelques informations sur l’observatoire à partir duquel les images ont été prises. Accédez aux Sittings -> Observatory. Ensuite, choisissez Action -> Add Observatory dans le menu :

Cliquez sur “Next…” pour accéder aux détails de la caméra du nouvel observatoire

Enfin, cliquez sur “Finished” et le nouvel observatoire apparaîtra dans la liste des observatoires.

Pour rendre l’observatoire actif, faites double-clique ou un clic droit dessus et choisissez “Make active” dans le menu contextuel.

Après avoir effectué les préréglages des différents paramètres de Tycho, il est temps de passer au traitement des images afin de soustraire les données astrométriques qui feront l’objet de soumission.

5) Et le traitement ! comment on y procède ?

D’abord on lance Tycho. Dans la fenêtre ”Image Manager“, choisissez List -> Add images et chargez les images contenues dans le répertoire où vos images sont déposées.

Il faut toujours vérifier la qualité des images. Pour ce faire, accédez à Action du menu principal, -> View images, Cela ouvrira la fenêtre ”Image Viewer“. Maintenant, si vous revenez à la Fenêtre “Image Manager”, vous pouvez cliquer sur les différentes images et les voir affichées en séquence. Vous remarquerez qu’ils ne sont pas encore alignés car il y a un changement notable d’une image à l’autre. Mais la qualité des images est bonne.

Notant enfin qu’en bas de la fenêtre “Image Manager“, quelques informations sont données à titre indicatif.

Maintenant que vous avez inspecté visuellement les images, il est temps de les préparer pour le traitement : calibration, alignement et platesolve ou astrométrie.

Il est tout à fait possible d’effectuer chaque étape manuellement, mais Tycho dispose d’un mode ‘’Express Mode’’ qui exécute l’ensemble des tâches de prétraitement d’un seul tenant. Toutefois, il faut paramétrer ce mode au moins une seule fois.

Accédez à Action dans le menu principal -> Express Mode.

Maintenant que les images ont été calibrées, alignées et résolues, il est temps de commencer à générer les mesures. Chargez les images traitées dans la fenêtre Image Manager, puis accédez à Action dans le menu principal -> synthetic traker : Une nouvelle fenêtre apparaîtra

Dans la fenêtre suivante, vous serait invité à entrer les paramètres de recherche.

La barre de progression du traitement apparait dans la fenêtre ‘’Status’’où d’autres informations y figurent, notamment le temps restant du traitement.

Apres la fin traitement, plusieurs fenêtres apparaissent dans le bureau du Tycho

Dans la fenêtre ‘’Track-Navigator’’, on trouve la liste des objets en mouvement détectés par Tycho sur nos images. Il s’agit d’une détection brute basée sur la puissance de détection synthétique du logiciel lui permettant de mesurer tout déplacement d’objet d’une image à l’autre.

Puis, on charge la database des astéroïdes en cliquant sur ‘’Load Known Objets…’’depuis le menu‘’File’’, ce qui aura pour effet d’afficher les noms des astéroïdes sur la liste générée dans cette fenêtre : surprise ! Vous venez de détecter vos premiers astéroïdes.

Sur cet exemple, j’ai détecté 37 astéroïdes répertoriés.

Ce tableau regorge d’informations relatives aux astéroïdes trouvés : vitesse angulaire, magnitude, numéro dans le catalogue MPC, Nom des astéroïdes, leur distance…

Passons maintenant à la soustraction des données photométriques. En commençant par l’astéroïde numéro 1 de la liste, vous pouvez cliquer avec le bouton droit de la souris et choisir “Verify Track” : Une animation de l’objet doit maintenant être affichée dans la fenêtre “Image Viewer” montrant le mouvement de l’astéroïde.

Parallèlement, une deuxième fenêtre apparait “Verify Track” 

Cliquez sur le bouton ”Add Observations” pour continuer. La fenêtre ”Object Designation” va maintenant apparaître. Comme il s’agit d’un objet connu, les champs ou certain d’entre eux doivent à priori être remplis.

Cliquez sur “OK” pour continuer. Les mesures sont maintenant générées pour cet astéroïde et qui s’affichent sur une nouvelle fenêtre ‘’Observations—All Targets’’.

Sont groupées dans ce tableau toutes les mesures astrométriques des astéroïdes que vous accepterez depuis la fenêtre ‘’Verify Track’’.

Lorsque vous cliquez sur chaque observation, la fenêtre ”Image Viewer” est mise à jour pour afficher le centroïde de l’astéroïde.

Notez bien que chaque addition d’observations génère une pile de mesure comportant 3 lignes (1 ; 2 et 3) qui correspondent aux données tirées de la 1^ère, 10^ème et 20^ème image comme expliqué plus haut dans notre exemple.

Pour passer à la vérification du deuxième astéroïde du tableau ‘’Track-Navigator’’, cliquez simplement sur ‘’Next’’ de la fenêtre ‘’Verify Track’’, puis on génère les mesures pour ce deuxième astéroïde en cliquant sur ‘’Add Observations’’, ainsi de suite pour tous les astéroïdes détectés dans la fenêtre ‘’Track-Navigator’’.

Il faut signaler qu’à chaque fois que vous cliquez sur ‘’Next’’ dans la fenêtre ‘’Verify Track’’, l’animation (Blink) du déplacement de l’astéroïde à travers les images prises est affichée dans la fenêtre ‘’Image Viewer’’.

Enfin, signalons qu’il faut absolument vérifier par soi-même le blink pour chaque observation avant de l’ajouter en cliquent sur ‘’Add Observations’’ dans la fenêtre ‘’Verify Track’’.

En fait, bien que Tycho ne se trompe que rarement, mais la nature scientifique de l’exercice nous impose cette vérification afin que notre soumission ne soit pas entaché d’erreurs et qui conduira nécessairement à sa rejection par le MPC.

6) Comment être sûr que mes mesures sont correctes ?

Le but principal de Tycho est de détecter et d’extraire les données des astéroïdes. Après avoir généré les mesures, il est généralement souhaitable de les comparer avec d’autres mesures pour validation. Le logiciel ”Find_Orb”, écrit par Bill Gray, est très utile à cet égard. Une version modifiée du logiciel Find_Orb est à télécharger à partir du site de Tycho lors de l’installation de ce dernier. Une fois que vous avez téléchargé Find_Orb, accédez à Sittings -> Find_Orb et configurez le chemin du fichier comme présenté

Lorsque vous avez terminé, cliquez sur “OK” pour enregistrer les paramètres. De ce fait, Tycho fera appel systématiquement à Find_Orb à chaque fois qu’on veut vérifier nos mesures.

Maintenant, depuis la fenêtre ‘’Observations—All Targets’’ vous sélectionnez une pile de 3 ligne relative aux mesures du même astéroïde, puis un clic droit sur la souris pour sélectionner dans notre cas : Check Residuals with existing Observations.

Cette manœuvre a pour but d’ouvrir le logiciel, lequel télécharge automatiquement depuis les données du MPC toutes les mesures relatives à l’astéroïde sélectionné prises par les autres observatoires. C’est un excellent moyen pour comparer nos mesures avec les autres.

Notez aussi que FIND_ORB nous donne aussi les paramètres orbitaux et d’autres informations.

Le tableau affiche les mesures téléchargées depuis la database du MPC puis en bas du tableau, se trouve notre pile de 3 mesures. Donc, via le curseur, on défile le tableau pour afficher les dernières lignes.

Les trois dernières lignes représentent mes mesures fournies en exemple faites récemment depuis notre observatoire où le MPC vient juste de validé ma soumission en m’octroyant le code d’observatoire (Z04) visible sur la 3^ème colonne. Les 4èmes et 5èmes colonnes donnent les coordonnés de l’astéroïde durant l’observation alors que les 6^ème et 7^ème colonnes nous livrent le Résidu calculé en arcsec, et justement vous remarquez que le résiduel est inférieur à 0.5’’ ce qui est un excellent résultat. Il en est de même pour les deux autres lignes de mesures.

Je recommande vivement de vérifier vos mesures suivant cette procédure pour les 6 astéroïdes et le NEO qui feront l’objet du rapport de soumission et même pour toutes observations après.

7) Et le rapport de soumission ?

Maintenant que vous avez validé les mesures, vous pouvez procéder à la génération d’un rapport qui pourrait être utilisé pour la soumission.

Là aussi, Tycho nous facilité la tâche puisque ce rapport peut être établi en seulement quelques clics, surtout si on a bien introduit au préalable les bons paramètres via ‘’Report Parameters’’ dans l’onglet Settings de la barre des tâches de Tycho comme expliqué en haut dans la section (4).

Pour générer le rapport, revenez à la fenêtre ”Observations—All Targets“, et choisissez ‘’Rapport’’ puis sélectionnez ‘’Generate MPC Report’’.

Comme vous allez le constater, les observations sont présentées dans un rapport au format MPC1992.

Enfin, le rapport est généré automatiquement et il est prêt à être soumis au MPC.

Toutefois, quelques explications me paressent nécessaires à propos du rapport :

1. La ligne ‘’COD’’ est relative au code de l’observatoire. Dans mon exemple, mon code d’observatoire est le Z04, mais lors de la première soumission (cela veut dire que vous sollicitez un code) il faut absolument s’assurer que cette ligne est rédigée de la façon suivante : COD XXX
2. Les lignes ‘’CON’’, ‘’OBS’’ et ‘’MAE’’ font référence à l’opérateur qui a respectivement soumis le rapport, fait les observations et a effectué les mesures. Dans le rapport donné en exemple, il se trouve que j’étais seul a effectué les trois opérations mais rien n’empêche que plusieurs personnes peuvent être citées si elles ont contribuées collectivement à l’exercice.
3. La ligne ‘’TEL’’ comporte les informations relatives au setup utilisé durant l’observation.
4. La ligne ‘’ACK’’ est spécifique au horodatage du rapport.
5. La ligne ‘’NET’’ fait référence au catalogue utilisé pour l’astrométrie. Pour mon exemple, j’ai utilisé le catalogue Gaia EDR3.
6. La dernière ligne de l’entête ‘’AC2’’ correspond à l’adresse mail de celui qui a soumis le rapport depuis lequel le MPC pour le contacté en retour.

Ainsi, les observations d’astéroïdes sont faites, les données sont traitées, les mesures ont été généré et le rapport est prêt pour être soumis par e-mail à : [email protected]

Voici un exemple de rapport de soumission envoyé par mes soins pour obtenir le code MPC de notre observatoire HAO de l’Oukaimeden.

Deux jours après, j’ai eu le plaisir de recevoir un mail de la part du MPC m’assignant le code d’observatoire.

J’espère à travers ce modeste tutoriel bien démontré les démarches et techniques à suivre pour se lancer dans l’aventure de la recherche et la détection des astéroïdes.