Courbe de lumière

En astronomie, une courbe de lumière est un graphique de l'intensité lumineuse d'un objet céleste en fonction du temps, généralement avec la magnitude de la lumière reçue sur l'axe y et le temps sur l'axe x. Siril est capable de générer de telles courbes lors de l'analyse des étoiles.

Il y a maintenant deux façons de sélectionner les étoiles variables et les étoiles de référence (également appelées comparaisons) : manuellement, ou en utilisant une liste d'étoiles obtenue par le plugin exoplanète du N.I.N.A..

Détection d'étoile manuelle

Commencez par passer en mode photométrie (cliquez sur le bouton ).

Sélectionnez (clic droit) l'étoile variable suivie des étoiles de comparaison que vous souhaitez, comme expliqué ici.

Créer une courbe — Une étoile est variable (violette avec un V) et les 5 autres sont utilisés comme références.

Avertissement

Veillez à ne pas sélectionner d'étoiles variables comme références. Si l'astrométrie est faite sur votre image, n'hésitez pas à utiliser la requête SIMBAD pour en savoir plus sur les étoiles.

Un moyen pratique de vérifier votre étoile de comparaison est d'afficher les 3 catalogues d'étoiles variables : GCVS, AAVSO-VSX et GAIA-varisum.

Vous devez définir votre propre paramètre (magnitude limite), mais à titre d'exemple, voici les commandes :

conesearch 18.0 -cat=gcvs
conesearch 18.0 -cat=aavso_chart
conesearch 18.0 -cat=varisum

Astuce

Il est préférable de choisir des références dont la magnitude est proche de celle de la variable comme expliqué plus loin ici.

Une fois réalisé, Siril lance automatiquement l'onglet Graphique tel que montré dans la figure ci dessous. Ceci montre la courbe de la FWHM en fonction du numéro de l'image.

Ce qui nous intéresse dans cette partie est d'afficher les courbes de magnitude. Il suffit d'aller dans le menu déroulant et de changer FHWM en Magnitude. Les courbes de magnitude de chaque étoile analysée sont alors affichées. Les sous-menus situés dans Photometrie du menu Outils sont également activés.

Sauvegarde des étoiles de comparaison sélectionnées

Lorsque l'on est satisfait du jeu d'étoiles de comparaison, on peut l'enregistrer pour une utilisation ultérieure dans un processus Courbe de lumière automatisée ou simplement garder une trace pour une documentation ultérieure.

Dans le menu Outils, sélectionnez Photométrie ‣ Créer un fichier d'étoiles de comparaison....

L'option par défaut Utiliser les étoiles de l'image actuellement chargée est sélectionnée.

Le nom du fichier de sortie par défaut sera V_SirilstarList_user.csv mais vous pouvez le modifier à votre convenance.

Après avoir cliqué sur OK, le fichier sera créé et sauvegardé dans votre répertoire de travail.

Courbe de lumière (format ETD)

Le bouton Courbe de lumière (format ETD), situé dans le menu Outils ‣ Photométrie ‣ Créer une sortie est dédié aux données de transit d'exoplanètes, produisant un fichier dans le format géré par le site web de l'ETD.

Une fois l'analyse terminée avec un nombre d'étoiles de référence d'au moins 4 ou 5 (plus le nombre est élevé, plus le résultat est précis. Cependant, un nombre maximum de 19 étoiles est autorisé). Siril demande un nom de fichier pour enregistrer les données au format csv, puis la courbe de lumière est affichée dans une nouvelle fenêtre.

#JD_UT (+ 2457403)
# JD_UT V-C err
2457403.260428 -1.01054 0.00468598
2457403.261956 -1.00321 0.0046727
2457403.263461 -1.00132 0.00540513
2457403.264977 -0.994067 0.00505492
2457403.266481 -1.00397 0.00465623
2457403.267998 -1.00532 0.00467666
...

Il s'agit d'un fichier à trois colonnes. Les 2 premières lignes, commençant par un "#", sont des commentaires. Ensuite, la première colonne est l'heure précise de l'observation au format de la date julienne. La deuxième colonne est la magnitude de la variable (\(V\)), à laquelle a été soustraite la somme des magnitudes instrumentales des étoiles de comparaison. La troisième colonne représente l'incertitude sur la magnitude.

Théorie

\(V\) est donné par la formule suivante :

(1)\[ V=(V_\text{ins}-C_\text{ins}),\]

avec

(2)\[ C_\text{ins}=-2.5\log_{10}\left(\frac{1}{N}\sum 10^{-0.4C_\text{ins},i} \right).\]

\(N\) est le nombre total d'étoiles de comparaison et \(C_\text{ins},i\) est la magnitude instrumentale de la i-ième étoile de l'ensemble.

Astuce

La courbe de lumière est tracée à l'aide de l'outil de graphique interne de Siril. Reportez-vous à sa documentation pour obtenir des instructions plus détaillées sur son utilisation.

Format de fichier étendu de l'AAVSO

Situé dans le menu Outils ‣ Photométrie ‣ Créer une sortie, le deuxième bouton, Format de fichier AAVSO, est dédié au format de fichier étendu de l'AAVSO pour les étoiles variables. Il ouvre une nouvelle boîte de dialogue qui, une fois complétée, exporte un fichier csv qui peut être téléchargé sur le site web dédié.

Fenêtre des paramètres AAVSO — Dialogue des paramètres AAVSO. Ce dialogue est utilisé pour remplir le fichier étendu de l'AAVSO. Plus d'informations sont disponibles sur le site web de l'AAVSO

Théorie

Dans Siril, le format de fichier AAVSO exporté utilise la magnitude standardisée définie comme suit :

(3)\[ V_\text{std}=(V_\text{ins}-C_\text{ins})+C_\text{std}\]

où \(V_\text{ins}\) et \(C_\text{ins}\) sont la magnitude instrumentale de la variable et de la comparaison, respectivement, et \(C_\text{std}\) la magnitude réelle pour la comparaison. Vous pouvez spécifier la valeur de \(C_\text{std}\) dans la boîte de dialogue des paramètres de l'AAVSO, avant l'exportation.

Un exemple de photométrie est donné ci-dessous avec l'étoile Rx And. Cette étoile présente une grande variabilité : sa magnitude varie de 10,2 à 15,1 avec une périodicité d'environ 13 jours. Après traitement dans Siril, en prenant une étoile de comparaison et une étoile de contrôle, nous obtenons la courbe AAVSO suivante après téléchargement des données. Les nouvelles données sont à l'extrême droite (prises les 24 et 25 novembre 2023) et sont représentées en vert.

Photométrie des étoiles variables — Un exemple concret de photométrie d'étoile variable (avec l'aimable autorisation de H. Meunier).

Sélection automatique des étoiles

Courbe de lumière automatisée

Afin d'automatiser le processus d'analyse des transits d'exoplanètes, des listes d'étoiles de référence, également appelées étoiles de comparaison, peuvent être obtenues à partir de catalogues d'étoiles, avec les critères appropriés : magnitude similaire, couleur similaire (pour ne pas modifier leur magnitude relative avec l'extinction atmosphérique à différentes altitudes), proximité.

Le logiciel de capture N.I.N.A possède un plugin exoplanète qui affichera ces étoiles et permettra d'enregistrer la liste dans un fichier CSV, comme par exemple csv file :

Type,Name,HFR,xPos,yPos,AvgBright,MaxBright,Background,Ra,Dec
Target,HD 189733 b,2.6035068712769851,1992,1446,1640.3703703703704,39440,1917.0601851851852,300.18333333333328,22.709722222222222
Var,SW Vul,2.8626145609282911,2972,276,26.14,2012,1905.445,300.02171,22.93517
Var,DQ Vul,2.372369130017419,3006,1040,28.180555555555557,2048,1906.9027777777778,300.01254,22.78103
Var,HQ Vul,3.8351043206620834,157,1690,49.393939393939391,2104,1905.7454545454545,300.55808,22.64067
...
Comp1,ATO J300.3222+22.7056,2.4268101078425852,1367,1465,352,4496,1913.9504132231405,300.32229415181337,22.705681453738887
Comp1,HD 189657,2.5343988482845927,2527,2808,23.814814814814813,2012,1906.5061728395062,300.08714683055996,22.4400393728
...
Comp2,000-BJP-946,2.2738807043120195,1832,750,29.962962962962962,2024,1910.0648148148148,300.23741666666666,22.846999999999998
Comp2,000-BJP-942,2.0977710589704297,2760,1572,31.083333333333332,2096,1908.6527777777778,300.025875,22.704777777777778
...

Dans le menu Outils, Siril peut charger ce fichier en utilisant le bouton Courbe de lumière automatisée.... Pour l'utiliser, quelques conditions préalables doivent être remplies :

la séquence d'images calibrées doit être déjà chargée
l'image de référence de la séquence doit avoir été résolue astrométriquement, pour s'assurer de l'identification correcte des étoiles dans les coordonnées équatoriales J2000

À partir de là, tout est automatique et la courbe de lumière des étoiles de comparaison sélectionnées est affichée à la fin du processus.

Dans cette fenêtre, les zones d'ouverture et d'arrière-plan utilisées sont également rappelées.

Photométrie automatique — Fenêtre de la photométrie automatique.

La vidéo suivante montre un traitement automatisé de la courbe de lumière avec une liste d'étoiles de comparaison provenant de NINA :

Courbe de lumière par commande

Il est également possible d'automatiser ou de créer la courbe de lumière à distance en utilisant la commande light_curve. Comme l'opération en aveugle nécessite autant d'automatisation que possible, la configuration des rayons de l'anneau d'arrière-plan peut être automatisée avec l'argument -autoring : cela lance une détection d'étoiles dans l'image de référence et multiplie la FWHM moyenne avec un facteur configurable pour obtenir les rayons intérieurs et extérieurs qui devraient fonctionner avec la séquence.

Ligne de commande Siril

light_curve sequencename channel [-autoring] { -at=x,y | -wcs=ra,dec } { -refat=x,y | -refwcs=ra,dec } ...
light_curve sequencename channel [-autoring] -ninastars=file

Analyse plusieurs étoiles avec photométrie d'ouverture dans une séquence d'images et produit une courbe de lumière pour l'une d'entre elles, calibrée par les autres. Les premières coordonnées, en pixels si -at= est utilisé ou en degrés si -wcs= est utilisé, sont pour l'étoile dont la lumière sera tracée, les autres pour les étoiles de comparaison.
Alternativement, une liste d'étoiles cibles et de référence peut être transmise dans le format de la liste d'étoiles du plugin exoplanète de NINA, avec l'option -ninastars=. Siril vérifie que toutes les étoiles de référence peuvent être utilisées avant de les utiliser. Un fichier de données est créé dans le répertoire courant nommé light_curve.dat, puis Siril trace le résultat dans une image PNG
Les rayons de l'anneau peuvent être configurés dans les paramètres ou fixés à un facteur de la FWHM de l'image de référence si l'option -autoring est activée. Ces tailles de rayons sont 4,2 fois et 6,3 fois le FWHM pour les rayons intérieurs et extérieurs, respectivement.

Voir également la commande setphot pour définir de la même manière la taille du rayon d'ouverture.

Voir aussi SEQPSF pour les opérations sur une seule étoile

Liens : seqpsf

Générer une liste d'étoiles de comparaison

Si vous n'êtes pas un utilisateur de NINA, ou si vous souhaitez créer votre propre fichier et utiliser ensuite la fonction Courbe de lumière automatisée, vous pouvez, depuis Siril-1.3, générer une liste d'étoiles de comparaison à l'aide du nouvel outil Siril.

Liste via l'interface graphique

Cette fonction est accessible via le menu Outils, Photométrie ‣ Créer un fichier d'étoiles de comparaison..., une fois que l'image affichée de la séquence chargée a été résolue par astrométrie.

La condition préalable est de charger une image représentative de la séquence, résolue par astrométrie.

L'option Trouver des étoiles de comparaison dans le catalogue est obligatoire dans le cas d'utilisation.
Le premier champ doit être le nom de l'étoile variable dont vous souhaitez obtenir la courbe de lumière.
Le bouton à cocher Champ de vision étroit permet de sélectionner un cercle centré sur l'image.
Le deuxième champ est la valeur de delta_Vmag. Il s'agit de l'écart maximal par rapport à la cible magnitude V (0,0 < delta_Vmag < 6,0). La valeur par défaut est fixée à 3,0.
Le troisième champ est la valeur delta_BV. Il s'agit de l'écart maximal par rapport à l'indice BV cible (0,0 < delta_BV < 0,7). La valeur par défaut est fixée à 0,5.
Le quatrième champ est la valeur max_emag. Il s'agit de l'erreur statistique maximale autorisée sur Vamg (0,0 < max_emag < 0,1). La valeur par défaut est de 0,03.
Ensuite, vous pouvez choisir la source des étoiles de comparaison : du catalogue APASS ou du catalogue NOMAD.

Ces deux critères vous permettent d'obtenir des étoiles de comparaison correspondant à la magnitude et à l'indice de couleur de la cible.

Le nombre maximum d'étoiles de comparaison est fixé en interne à 20.

Après avoir cliqué sur OK, une requête est envoyée au serveur adéquat.

La réponse est une liste d'étoiles, provenant du catalogue choisi, correspondant à vos critères, affichée en rouge dans votre image et sauvegardée sous forme de fichier CSV compatible avec le processus Exoplanète de NINA.

Exemple de rendu après une demande APASS.

Exemple de rendu après une requête NOMAD.

Note : Les étoiles étant marquées en rouge, elles appartiennent à un catalogue temporaire qui sera vidé une fois que le bouton Annotation aura été désactivé.

Astuce

Des informations supplémentaires sur le choix des étoiles de comparaison peuvent être trouvées dans le Manuel d'observation des reflex numériques - Version 1.4 page 67 de l'AAVSO.

Liste par commande

Une commande existe également pour effectuer le processus de "recherche d'étoiles de comparaison". Elle vous permet d'affiner davantage votre choix.

Ligne de commande Siril

findcompstars star_name [-narrow|-wide] [-catalog={nomad|apass}] [-dvmag=3] [-dbv=0.5] [-emag=0.03] [-out=nina_file.csv]

Recherche automatiquement des étoiles de comparaison dans le champ de l'image chargée résolue en astrométrie, pour l'analyse photométrique de la courbe de lumière d'une étoile selon les critères suivants
- the provided name of the star
- the field of view of the image, reduced to a diameter of its height if -narrow is passed, avoiding stars in the corners
- the chosen catalog (APASS by default), can be changed with -catalog={NOMAD|APASS}
- the difference in visual magnitude from the variable star, in the range [0, 6] with a default of 3, changed with -dvmag=
- the difference in color with the variable star, in the range [0.0, 0.7] of their B-V indices with a default of 0.5, changed with -dbv=
- the maximum allowed error on Vmag in the range [0.0, 0.1] with a default of 0.03, changed with -emag=.

La liste peut éventuellement être sauvegardée sous la forme d'un fichier CSV compatible avec la liste des étoiles de comparaison de NINA, en spécifiant le nom du fichier avec -out=. Si le nom fourni est la valeur spéciale auto, il est généré en utilisant les paramètres d'entrée

Voir aussi LIGHT_CURVE

Links: light_curve

-narrow limite le champ de recherche à un cercle inscrit et centré dans votre image. Cela évite de choisir des étoiles dans une partie potentiellement déformée de l'image.

Vue du champ de recherche limité -narrow. (le cercle jaune n'est là qu'à titre d'illustration)
Sans l'option -narrow, les étoiles de comparaison sont recherchées sur l'ensemble de l'image. Cela peut être utile dans le cas d'un champ de vision peu peuplé.

Vue du champ de recherche élargi.
[-catalog={nomad|apass}] vous permet de choisir entre le catalogue NOMAD et le catalogue APASS (pardéfaut).

Astuce

Les noms affichés seront réduits à de simples nombres, triés par distance croissante du centre de l'image. Ces étiquettes sont uniquement à titre informatif.

[-dvmag=3], [-dbv=0.5]``et ``[-max_emag=0.03] représentent respectivement les critères delta_Vmag , delta_BV et max_emag comme expliqué précédemment.
[-out=nina_file.csv] définit le nom du fichier CSV.

Astuce

APASS signifie AAVSO Photometric All Sky Survey. Des informations supplémentaires sont disponibles ici.

Les relevés photométriques de l'AAVSO (APASS DR9) fournissent des magnitudes calibrées dans l'intervalle 7,0 < Vmag < 17,0 pour le ciel entier, dans les bandes passantes BVugriZsY.

La photométrie est précise à environ 0,02 mag, et l'astrométrie est précise à environ 0,15 arcsec (voir Utilisation d'APASS et de 2GSS pour l'étude des étoiles variables).

Enlever les étoiles variables potentielles

Parmi les étoiles renvoyées par APASS ou NOMAD, quelques-unes peuvent être identifiées comme des étoiles variables. Si une (ou plusieurs) de ces étoiles sont sélectionnées comme étoiles de comparaison, leur variation de flux peut affecter le résultat final pour l'étoile variable étudiée.

La fonction de liste d'étoiles de comparaison automatique de Siril est donc capable de trouver ces étoiles aberrantes et de les enlever en conséquence.

Trois catalogues principaux peuvent être utilisés pour détecter les étoiles variables :

Le Catalogue général des étoiles variables (GCVS). Fournit plus de 89 000 étoiles variables.
Le AAVSO VSX, il liste toutes les étoiles qui ont une entrée dans l'index international des étoiles variables de l'AAVSO.
Le GAIA varisum , un sous tableau de GAIA DR3 listant les "objets variables potentiels".

Ces 3 catalogues peuvent être utilisés un par un ou tous en même temps pendant le processus de mise à l'écart. Mais vous devez savoir que chaque catalogue sélectionné entraîne une demande en ligne supplémentaire.

En principe, seul le catalogue GAIA Varisum est sélectionné. L'utilisateur peut toutefois faire son propre choix.

Les catalogues utilisés sont gérés par une variable globale photometry.discard_var_catalogues selon le tableau suivant :

Table pour proprement définir `photometry.discard_var_catalogues`.
Valeur de la variable	Binaire	GCVS	AAVSO VSX	GAIA Varisum
0	0000
1	0001	✔
2	0010		✔
3	0011	✔	✔
4	0100			✔
5	0101	✔		✔
6	0110		✔	✔
7	0111	✔	✔	✔

(On peut voir dans le tableau précédent que la variable peut être écrite en format binaire, avec bit#0 comme GCVS, bit#1 comme VSX et bit#2 comme GAIA-Varisum).

On peut lire cette variable avec la commande :

get photometry.discard_var_catalogues

On peut assigner une autre valeur à la variable avec la commande :

set photometry.discard_var_catalogues=4

Par exemple, avec la commande :

set photometry.discard_var_catalogues=7

Les 3 catalogues sont vérifiés et la console affiche :

Contacting server
-> 5 variable stars found within the image from AAVSO Variable stars
Contacting server
-> 1 variable stars found within the image from GCVS
Contacting server
-> 8 variable stars found within the image from Gaia DR3 Variability

Structure du fichier de sortie

En utilisant la commande findcompstars et en réglant -out=auto ou le bouton GUI Étoiles de comparaison, on obtiendra un nom de fichier avec la structure suivante :

[star_name]_SirilstarList_[delta_Vmag]_[delta_BV]_[max_emag]_[catalogue].csv

Des informations supplémentaires sont également fournies (sous forme de commentaires) dans l'en-tête du fichier :

# Sorted comparison stars for KELT-16 from APASS according to the following criteria
# Siril: 12 stars, dVmag 1.00, dBV 0.30, max e_mag 0.03
type,name,ra,dec,mag
Target,KELT-16,314.268494,31.661009,11.72
Comp1,1,314.256578,31.660406,12.307
Comp1,2,314.317434,31.754368,12.431
Comp1,3,314.305316,31.546814,11.682
Comp1,4,314.263680,31.541927,12.084
Comp1,5,314.465451,31.626255,12.084
Comp1,6,314.459388,31.596876,11.979
Comp1,7,314.452316,31.746360,11.504
Comp1,8,314.437181,31.827260,11.24
Comp1,9,314.314246,31.879192,12.313
Comp1,10,314.431752,31.839763,10.88
Comp1,11,314.006569,31.666214,11.896
Comp1,12,314.304606,31.925116,11.713