Collaboration amateurs/pros pour la découverte d'une exoplanète

L'appel

Le 4 Janvier dernier, je recevais (avec d'autres) un message d'Alexandre Santerne, astronome français spécialisé dans les exoplanètes, invitant toutes les personnes intéressées à l'aider à observer une nouvelle exoplanète. L'objet n'ayant pas encore été découvert, il s'agissait ici de le caractériser pour annoncer cette découverte. Alexandre présentait donc les caractéristiques de l'objet :

Nous avons détecté une nouvelle planète parmi les étoiles observées par la mission K2. C'est un jupiter chaud très facile à observer depuis le sol (profondeur 20mmag) et autour d'une étoile brillante (V=12.4). De plus, elle est parfaitement visible en ce moment (proche des pléiades) depuis l'hémisphère Nord.

Une profondeur de 20mmag sur une étoile de magnitude 12.4, je me suis dit "Chouette alors !". J'ai déjà fait quelque chose de semblable. C'est un poil plus compliqué ici, mais pas tant que ça.

Quand Alexandre dit "très facile à observer depuis le sol", c'est très facile par rapport à toutes les autres exoplanètes. Des télescopes de 200mm suffisent ici pour attraper le transit.

Le prochain transit observable en Europe aura lieu la nuit du vendredi 15 janvier. Il est nécessaire d'observer toute la nuit jusqu'à 1hUT environ.

Oh joie ! Une soirée d'observation et pas de boulot le lendemain !

Si vous êtes intéressés et disponibles, merci de me contacter

Toutes les conditions étaient réunies pour que je tente l'expérience. En plus, avec toutes les améliorations qu'on avait apportées à l'observatoire de Géotopia, c'était l'occasion idéale de tester tout ça.

A noter ici la démarche tout à fait intéressante d'Alexandre, modèle de ce qui peut se faire en collaboration amateurs/professionnels en astronomie.

Ne pouvant réaliser seul les mesures qui lui auraient permis de déclarer sa découverte très rapidement, il s'adresse directement à un ensemble de personnes dont la majorité sont amateurs. Il ne tape pas complètement au hasard. Il sait que dans le lot qu'il adresse, il y a de nombreuses personnes qui sont capables de réaliser cette mesure. Mais il ne les connait pas toutes.

Et ce jour-là, un peu plus d'une vingtaine de volontaires se manifestent. 

Il n'hésite ensuite pas à partager avec les volontaires ce qui est, au moment des faits, un secret : les coordonnées de l'étoile et la date supposée du transit de l'exoplanète. A partir de là, nous formons une équipe et nous avons une mission pour laquelle il faut se préparer.

Les préparatifs

Champ autour de l'étoile cible, avec son compagnon très proche La semaine précédant le transit, je passe donc du temps à l'observatoire pour repérer le champ de l'étoile hôte, faire des tests de temps de pose et de filtre. L'étoile visée a un compagnon très serré. Idéalement il faudrait séparer les 2 étoiles pour la photométrie. Possible ? Quel temps de pose acceptable pour que le compagnon ne parasite pas l'étoile cible ? Je comprends à cette occasion que le filtre rouge de la caméra de l'observatoire ne me permettra pas de faire des mesures assez précises. Il est très loin du "Sloan r" recommandé, et filtre beaucoup trop cette bande spectrale. Je ferai donc mes poses avec le filtre clair. C'est à cette occasion également que je me rends compte qu'il y aura un retournement de monture pendant la séance d'acquisition. La dernière fois que j'avais subi un retournement pendant un transit exoplanétaire, ça m'avait valu un beau trou dans ma courbe. Il fallait donc s'y préparer mieux cette fois-ci.

Le jour J

Le Vendredi 15 Janvier, tout l'après-midi j'ai scruté les animations météo et les prévisions du soir. Les différents sites étaient mitigés pour le Nord-Pas de Calais. Un flux de Nord apportant des averses de neiges sur pas mal de régions était en action. Et la limite beau temps/averses traversait la région. Il fallait absolument que ça passe le plus à l'Est possible.

Dès 17h30, des messages tombent dans la boîte mail. L'équipe d'amateurs se met en place :

J'espere que vous avez une bonne météo, ici à Nice c'est pour l'instant c'est parfait avec une humidité faible qui j'espere va durer

Pas mal de mise au point pour la manip cette semaine, mais actuellement, il neige sur la Drôme nord.

Dans le Tarn actuellement le ciel et clair, mais les prévisions sont défavorables, avec un peu de chance ... faible humidité, vent fort 45-50 Km/h

Pour ma part, à 18h00, j'étais mitigé :

Très couvert pour l'instant dans le Nord. Certains sites météo m'annoncent des éclaircies à venir, d'autres non. Dans le doute, je prépare tout comme s'il allait faire beau. On verra bien.

Et le miracle survint !

Les nuages sont restés cantonnés à l'Est de la région. Je les voyais de chez moi à l'horizon, apportant même de la neige à 50km de l'observatoire, mais jamais ils n'ont été en mesure de parasiter cette belle soirée.

Nous savions que le transit pourrait avoir un peu d'avance sur les éphémérides partiels d'Alexandre. Et ce fut le cas. Je n'ai pas été en mesure de mesurer le début du transit malgré un nouveau record de vitesse d'installation du matériel. Merci les préparatifs des jours précédents :-)

Les acquisitions se passent bien. Je scrute attentivement chaque image. La série est bonne. J'attend le retournement de monture. Sachant qu'il ne se déclenche pas toujours tout seul, je décide de le provoquer. Hop, ni une, ni deux, réorientation de la coupole, recadrage de l'étoile cible parce qu'elle n'était plus au centre, et c'était reparti pour la suite. Je n'ai presque pas perdu de temps.

Ca roulait tellement bien que j'ai même laissé le système tourner tout seul pour aller saluer mes comparses du club astro qui étaient réunis pas loin de là depuis 21h.

En revenant à l'observatoire, tout allait bien... Certains jours, Murphy n'est pas sur mon dos.

Et vers minuit, les emails des autres observateurs recommencent à tomber :

Ici, le temps a été de la partie et je vais commencer le dépouillement. Je vous tiens au courant dans la nuit

Du côté de Buthiers 77 (TJMS) une nuit bien dégagée et une confirmation d'un transit qui a commencé plus tôt que prévu

Pas d'observation possible du coté de l'Alsace, nuages et neige au rendez-vous malheureusement.Bravo à ceux qui ont eux la chance d'observer ce transit, encore une preuve que les amateurs ont leur rôle à jouer dans la recherche scientifique !

C'est sympa de voir tous ces résultats ! Au Pic du Midi il a fait 17° et un vent jusqu'à 100Km/h...C'est la première fois que je vois autant d'observateurs sur un même phénomène, bravo à Alexandre pour l'organisation.

Je disais que Murphy m'avait évité ... c'est pas faux, mais il fallait quand même que tout ne tourne pas complètement rond. Pendant la séance d'acquisition, je me suis rendu compte que j'avais oublié ma clé USB pour ramener les images chez moi. Pas moyen de faire le dépouillement des données sur place, il me fallait donc un support pour ramener 3 Go de données à la maison. C'est moche de déployer autant de technologie pour observer une exoplanète et de se retrouver couillon à ne pas pouvoir traiter les données à cause d'une clé USB manquante :-)

J'ai finalement été secouru par Jean-Luc du club astro et après une nuit courte et une matinée (longue) à regarder mon aîné participer à un tournoi de foot, j'ai pu dépouiller mes données.

Voici la courbe qui en est sortie :

Comme prévu il manque le début du transit vers 20h15 locale (l'heure sur le graphique est en Temps Universel), mais le transit et la remontée sont bien là. La marge d'erreur sur les mesures de magnitude était voisine de 1.8 milli-magnitude, ce qui est bien suffisant pour montrer le transit.

J'ai transmis mes données à Alexandre qui a compilé tout ce qu'il avait pour sortir, ce 29 Janvier, le brouillon de sa publication sur ArXiv. Le brouillon est rendu public en même temps que la soumission à un journal à comité de lecture. Ici c'est the Astrophysical Journal.

Ainsi, tout le monde est capable de critiquer le travail effectué et de participer à l'amélioration du rapport si nécessaire.

Les participants à cette campagne, tous coauteurs de la publication, ont déjà eu l'occasion de s'exprimer sur ce papier, ce qui a permis de l'améliorer une première fois avant sa soumission. Ici encore, les professionnels partagent sans problème leurs avancées, leurs critiques, leurs interrogations et leurs conclusions avec les amateurs qui sont dans la boucle. L'impression de faire partie d'une équipe est totale.

Dans cette publication, Alexandre présente les données collectées sur cette nouvelle exoplanète, nommée EPIC211089792 b :

- son rayon : 1.19 fois celui de Jupiter

- sa période de révolution autour de son étoile : 3.25 jours

- sa masse : 3 quarts de celle de Jupiter

- ...

et toute la démarche qui a conduit à l'obtention de ces résultats. Car au final, autant que le résultat, la démarche va être examinée par les relecteurs.

Les courbes des amateurs sont compilées dans le graphique ci-contre. Des fortunes diverses en fonction de la météo, mais le fait que nous étions bien répartis sur le territoire français a grandement aidé à s'affranchir des conditions météo très incertaines ce soir-là. Il y avait également un italien et un portugais. Les résultats sont à la mesure des attentes. Pour une science qui n'existe que depuis 20 ans, être aujourd'hui à la portée de beaucoup d'amateurs est quelque chose de formidable. Ce beau succès risque fort d'amener d'autres collaborations de ce genre. La courbe en haut à gauche est celle du satellite Kepler. Elle souffre moins que les autres des turbulences atmosphériques. Mais dans l'espace, c'est un peu normal ;-) La seconde, en haut au milieu, est celle du programme de recherche d'exoplanètes super-WASP. La planète était présente dans leurs données, mais ils sont passés à côté de la découverte.

Finalement tout le monde a été très content de cette collaboration. Et l'observatoire de Géotopia participe ici à sa première vraie campagne scientifique, aux côtés de grands observatoires et observateurs français. Vivement la prochaine !
Il faut encore que je lui obtienne un code UAI et il sera totalement opérationnel pour faire de la Science !