SpcAudace 3.9 : 10^e anniversaire !

Date de la version : 1/12/2015

SpcAudace

Plan de la page

10^e anniversaire, bilan :

Pourquoi SpcAudace ?
Première application avec pipelines de réduction
Analyse de séries et production scientifique

SpcAudace 3.9 (1/12/2015) :

Nouvelles fonctionnalités
Améliorations
Corrections de bugs
Traitement des spectres basse résolution

Le point sur des fonctionnalités bien pratiques :

Création de graphes au format PNG
Obtenir le spectre colorisé
Superposition de plusieurs profils de raies
Création d'une animation de spectre
Création d'un spectre dynamique d'une série
Détemination de la température de surface d'une étoile
Mesure de EW sur un spectre
Courbe EW en fonction du temps d'une série de spectres
Recherche de la période d'une série de mesures (périodogramme)

English translation

10^e anniversaire, bilan

Pourquoi SpcAudace ? :

SpcAudace trouve son origine dans la nécessité de gagner du temps dans notre loisir qu'est la spectroscopie. En effet, le traitement de nos spectres peut prendre du temps et peut mener à des résultats différents à chaque fois lorsque l'on agit avec des interventions manuelles.
SpcAudace a alors été créé pour passer davantage de temps à observer, libérer du temps pour les lectures astronomiques et la vie.

Première application avec pipelines de réduction :

Pour y parvenir, trois pipelines simple à utiliser mais puissants ont été implémentés dès début 2007 gérant à la fois les spectres haute et basse résolution :

Pipeline 1 : calcul de la réponse instrumentale.
Pipeline 2a : réduction de spectres stellaires.
Pipeline 2b : réduction de spectres non stellaires.

L'automatisation de la réduction simplifiée des spectres avec des résultats reproductibles et fiables ouvre ainsi la voie à plus d'observations et à moins d'apréhension lors du traitement de ses données.

Analyse de séries et production scientifique :

L'analyse et les corrections à effectuer sur les spectres sont très variées :

Correction de la vitesse héliocentrique, effacement des cosmics, normalisation, etc.
Mesure de vitesse radiale corrigée ou non de la vitesse de l'observateur, mesure de l'intensité d'une raie, mesure de la largeur équivalente, etc.

La philosophie d'SpcAudace permet d'effectuer toutes ces opérations sur un seul spectre ou sur une série de plusieurs centaines de spectres.
Pour des usages de productions scientifiques spécifiques, il est même possible d'écrire ses propres scripts (comme décrit plus bas).

SpcAudace 3.9 (1/12/2015)
1. Nouvelles fonctionnalités :

Ajout de ImageMagick minimized Win32 en permanence dans SpcAudace, nécessaire notamment pour fabriquer les animations. Donc, plus besoins de l'ajouter après les mises à jour d'SpcAudace.

Résultat de la commande : spc_anim H57682.
Le répertoire ne contient que les profils à tracer. Voir la rubrique décrivant cette fonctionnalité.
spc_brcreacal : fonction pour la création d'un spectre 1D de calibration en basse résolution :
- À partir d'un spectre 2D brut d'étoile chaude dont un profil est réalisé, on utilise les raies de Balmer pour le calibrer.
- Le profil de raies produit pourra ainsi servir à calibrer les spectres suivants. Accéssible depuis le menu Calibration et Pipelines.
- Vidéo de l'utilisation de cette nouvelle fonctionnalité sur le fichier vega-1.fit :
  
  Vidéo de l'utilisation de la commande : spc_brcreacal vega-1.fit. (Cliquer en bas à droite pour agrandir la vidéo)
  Une fenêtre d'aide à la calibration pour spectroscopes Alpy et Lisa apparaît automatiquement.
Vidéo du traitement de spectres basse résolution obtenu avec un Alpy, un Lisa ou un Lhires3 150 t/mm :
1. Mettre tous les spectres de la nuit (archive de ces spectres [26 Mo]) dans un répertoire sans accents ni espaces.
2. Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
3. Dans le menu Pipelines, activer les options "Activer le mode basse résolution" et "Activer le mode fente courte" (si nécessaire). Ces options sont à réactiver si vous éteignez Audela.
4. Lancer le pipeline 1 depuis le menu "Pipelines" : "1) Calcul de la réponse instrumentale".
5. Remplir les champs avec les noms génériques de vos fichiers de la nuit.
6. En basse résolution, la calibration a été réalisée au préalable avec la fonction spc_brcreacal (voir sa description) produisant le fichier calibration_vega-1.fit. Mais il est bien entendu possible d'utiliser le spectre d'une lampe de calibration.
7. Les options par défaut ne sont pas à modifier. Aucun paramétrage supplémentaire n'est nécessaire !
8. Cliquer sur "OK" et laisser SpcAudace travailler pour vous :
  
  Vidéo de l'utilisation du pipeline de calcul de la réponse instrumentale
  de spectres réalisés avec un Alpy600. (Cliquer en bas à droite pour agrandir la vidéo)
  Pour la basse résolution, la calibration a été réalisée au préalable
  avec la fonction spc_brcreacal produisant le fichier calibration_vega-1.fit.
9. La réponse instrumentale (RI) est calculée et appliquée à l'étoile de référence pour vérification. Elle est sauvée sous reponse_instrumentale-br.fit.
10. Le profil de raies final corrigé de la RI est ici sauvé sous vega--profil-1c.fit.
11. Conformité du résultat :
  En superposant (menu Fichier d'SpcAudace) le spectre traité de l'étoile Vega (en bleu) au spectre de l'étoile de référence a0V (en vert), on constate le bon accord et donc que la réponse instrumentale calculée est de bonne qualité.

2. Améliorations :

Spectres basse résolution : amélioration notable de la qualité de la réponse instrumentale dans le bleu et proche UV. (Voir le tutoriel de traitement des spectres basse résolution)
Export BeSS : ajout de l'édition des mots clef décrivant le pouvoir de résolution. Renforcement des contrôles.
Gnuplot : rendus plus esthétiques des graphiques PNG. (Voir les tutoriaux des graphiques PNG simples et multiples)

Résultat de "Conversion/Exporter un profil en image PNG".
La date, la dispersion et les éléments de pose sont automatiquement disposés dans la légende.
Les unités des deux axes sont automatiquement adaptées aux données.

3. Corrections de bugs :

Export BeSS : correction du type de valeur de BSS_VHEL en conformité avec BeSS.

Fenêtre d'exportation au format BeSS avec accès au pouvoir de résolution.
Notez le bouton "Web BeSS" ouvrant un navigateur directement sur la page dépôt du site BeSS.

Le point sur des fonctionnalités bien pratiques
1. Création de graphes au format PNG :

Exporter un profil de raies en image PNG :
1. Mettre ce profil de raies dans un répertoire sans accents ni espaces.
2. Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
3. Aller dans le menu "Conversion/Exporter un profil en image PNG".
4. Remplir les champs selon votre matériel (télescope et spectroscope) et éventuellement modifier les limites du graphique pour zoomer sur une zone d'intérêt :
5. Admirer les résultat :
  
  Résultat de "Conversion/Exporter un profil en image PNG".
  - La date, la dispersion et les éléments de pose sont automatiquement disposés dans la légende.
  - La largeur du graphique s'adapte automatiquement à la plage de longueurs d'onde couverte par la base résolution.
  - Les unités des deux axes sont automatiquement adaptées aux données.
6. Obtenir le spectre colorisé de vega--profil-1c.fit :
  1. La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Conversions/Création d'un spectre coloré à partir du profil".
    Synthaxe : spc_fit2colors fichier_fits ?lambda_début lambda_fin?
  2. Créer le spectre colorisé : spc_fit2colors vega--profil-1c
  L'image JPEG générée possède la même largeur que le graphique PNG créé précédemment.

Superposition de plusieurs profils de raies :
1. Mettre tous les spectres (archive de ces spectres) à tracer dans un répertoire.
2. Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
3. La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Conversions/Exporter plusieurs profils dans un graphe PNG avec décalage verticale vs A ou km/s".
  Syntaxes possibles :
4. Résultats possibles (profils de raies ici non corrigés de la vitesse héliocentrique) :
  
  Résultat de la commande : spc_multifit2pngdec 1.2
  
  Résultat de la commande : spc_multifit2pngdec 1.2 6545 6580 6562.82
D'autres utilisations (en vitesse radiale, etc.) de spc_multifit2pngdec sont décrits sur cette page.

2. Création d'une animation de spectres :

Mettre tous les spectres nécessaires pour l'animation (archive de ces spectres) dans un répertoire vide.
Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Conversions/Fabrique une animation d'une série de spectres".
Synthaxe :
spc_anim nom_astre_sans_espaces ?delay_images(40)? ?methode_normalisation(norma/rescale/none)? ?lambda_min lambda_max ymin ymax?
Création de l'animation : spc_anim del_Sco
Le résultat est un fichier nommé del_Sco_anim.gif. La durée de chaque profil vaut 40 ms par défaut :
Création de l'animation avec zoom sur la zone d'intérêt (6540-6590 A) : spc_anim del_Sco 40 rescale 6540 6590 0.5 3.6

3. Création d'un spectre dynamique d'une série :

Mettre tous les spectres (archive de ces spectres) sur lesquels faire les mesures dans un répertoire.
Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Astrophysique/Construit le spectre dynamique 2D d'une série de profils".
Synthaxe :
spc_dynagraph lambda_deb lambda_fin lambda_reference interpolation(o/n) RA_d RA_m RA_s DEC_h DEC_m DEC_s
Prendre les coordonnées de l'astre sur Simbad, format FK5, ici :16 00 20.005 -22 37 18.14
Création du spectre dynamique : spc_dynagraph 6545 6585 6562.82 o 16 00 20.005 -22 37 18.14.
Le résultat sont les fichiers image del_Sco_dynagraph.png et del_Sco_dynagraph.ps.
Remarques : on voit bien les variations du pic bleu de la raie d'émission, les tirets noirs le long de l'axe vertical de droite indiquent la position des profils utilisés.

La fonction spc_dynagraph est un outil tout en un qui :

met les spectres à l'échelle au continuum sur une longueur d'onde commune ;
corrige de la vitesse héliocentrique ;
découpe sur la zone demandée ;
trace les axes gradués et légendés autour du spectre 2D dynamique ;
produit trois versions du spectre dynamique : en niveaux de gris, colorisé et postscript (utile pour les publications).

4. Détemination de la température de surface d'une étoile :

Mettre ce profil de raies dans un répertoire sans accents ni espaces.
Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Astrophysique/Déterminationde la température stellaire par ajustement de Planck".
Synthaxe :
spc_ajustplanck nom_profil_calibré ?pas du calcul (1000)?
Réalisation de la mesure de la température par pas de 500 K : spc_ajustplanck vega--profil-1c.fit 500.
Résultat de la mesure dans la console :
# Calcul de l'ajustement...
# T=1000 ; # T=1500 ; # T=2000, RMS=0.237931527913 ; # T=2500 ; # RMS=0.132280771001 ; # T=3000 ; # RMS=0.104179260283 ;
# T=3500 ; # RMS=0.0852464636565 ; # T=4000 ; # RMS=0.0724015439675 ; # T=4500 ; # RMS=0.0636251043965 ; # T=5000 ; # RMS=0.0575979470734 ;
# T=5500 ; # RMS=0.0534480130769 ; # T=6000 ; # RMS=0.0505901809236 ; # T=6500 ; # RMS=0.0486279619642 ; # T=7000 ; # RMS=0.0472893708435 ;
# T=7500 ; # RMS=0.046387119825 ; # T=8000 ; # RMS=0.0457913217181 ; # T=8500 ; # RMS=0.0454114432861 ; # T=9000 ; # RMS=0.0451847956799 ;
# T=9500 ; # RMS=0.0450661685653 ; # T=10000 ; # RMS=0.0450244020593 ; # T=10500 ; # RMS=0.0450366273358 ; #
# Température déterminée : 0.0450661685653>RMS=0.0450244020593<0.0450366273358
# Calcul de la courbe de Planck de l'UV au rouge...
# Température trouvée : 10000 K
# 10000
Conformité du résultat :
Véga est une étoile de type A0V, donc de température comprise entre 7500 et 10000 K. Dans notre exemple, la mesure de la température de surface est correcte (9602 ± 180 K, Astronomy and Astrophysics 391 (3): 1039-1052). Cependant, la méthode par ajustement d'un profil de Planck est plus délicate pour les étoiles froides et nécessite des spectres corrigés de l'absorption atmosphérique pour parvenir à un résultat plus fiable.

5. Analyse des spectres - mesures de largeur équivalente (EW) :

Mesure de EW sur un spectre :
1. Mettre le spectre à étudier (del_sco_20100429.fit) dans le répertoire de travail.
2. La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Astrophysique/Largeur équivalente d'une raie d'un spectre complexe".
  Synthaxe :
  spc_ew nom_profil_raies_calibré lamba_debut lambda_fin ?taux_doucissage_continuum (0-[6]-15)? ?efface_continuum(o)? ?degré_polynomes_continuum_methode_passebas(2)?
3. Réalisation de la mesure de EW sur l'intervalle 6550-6578 A contenant la raie en émission : spc_ew del_sco_20100429.fit 6550 6578.
4. Résultat de la mesure dans la console :
  # Date: 2010-04-29T00:39:53.00
  # JD: 2455315.5277
  # EW(28.00=6550.00-6578.00)=-8.344 A.
  # Sigma(EW)=0.093 A.
  # SNR=261.
5. Mesure avec affichage du continuum utilisé pour la mesure : spc_ew del_sco_20100429.fit 6550 6578 6 n
  
  Évidemment, la valeur de EW mesurée est la même que précédemment car 6 est la valeur utilisée par défaut pour le doucissage du continuum.
6. Mesure avec un continuum adpaté pour la mesure : spc_ew del_sco_20100429.fit 6550 6578 4 n
  - Résultats de la mesure dans console :
    # Date: 2010-04-29T00:39:53.00
    # JD: 2455315.5277
    # EW(28.00=6550.00-6578.00)=-6.755 A.
    # Sigma(EW)=0.089 A.
    # SNR=261.
  - On constate que le continuum utilisé a une influence non négligeable sur la valeur de EW mesurée. Je vous renvoie à la lecture de la page décrivant les paramètres influençant la valeur mesurée de EW.
    Il est clair que le continuum utilisé pour cette deuxième mesure épouse mieux le continuum de l'étoile : la mesure de EW n'en sera que meilleure.
Tracé de la courbe EW en fonction du temps d'une série de spectres :
1. Mettre tous les spectres (archive de ces spectres) sur lesquels faire les mesures dans un répertoire vide.
2. Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
3. La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Astrophysique/Courbe EW=f(t) d'une série".
  Synthaxe :
  spc_ewcourbe lambda_raie/lambda_deb lambda_fin ?degré polynome du continuum(1)?
4. Réalisation des mesures de EW entre 6540 A et 6585 A sur tous les spectres du répertoire de travail (comme décrit précédemment) : spc_ewcourbe 6540 6585
5. Le fichier ewcourbe.dat contenant les mesures de EW de la série de spectres est crée ainsi que le graphique ew_courbe.png au format PNG :
Pour chaque mesure, une incertitude est évaluée et est reportée dans le graphique.

6. Détermination de la période de variation par périodogramme à partir de mesures obtenues :

Mettre tous les spectres (archive de ces spectres) sur lesquels faire les mesures dans un répertoire.
Définir ce répertoire comme répertoire de travail : dans Audace, menu Configuration/Répertoires.
Réalisation des mesures de EW entre 6540 A et 6585 A sur tous les spectres du répertoire de travail (comme décrit précédemment) : spc_ewcourbe 6540 6585
Le fichier ewcourbe.dat contenant les mesures de EW de la série de spectres est crée.
La commande est disponible depuis le menu "SpcAudace/Astrophysique/Construit le periodogramme et affiche la sinusoïde des mesures issues d'un fichier ascii".
Synthaxe :
spc_periodogram data_filename.dat time_unit measured_quantity ?nb_periodes_plausibles (10)? ?period_min (0.00001)? ?period_max (=duree enregistrement des mesures)? ?valeur minimum autorisee pour le pas d'echantillonage du periodogramme?
Fichier des mesures utilisé : ewcourbe_20100421.dat.
Recherche de périodes sans a priori : spc_periodogram ewcourbe_20100421.dat "julian days" "EW (A)"
- Remarques :
  - Une fenêtre affiche le périodogramme et une deuxième l'ajustement sinusoïdal obtenu avec la période trouvée ayant l'intensité la plus importante.
  - On constate dans le graphique du périodogramme qu'un maximum vers 30 jours est plus problable. On doit donc affiner la recherche.
Affinons la recherche de la période en supposant que 10 périodes sont couvertes et que la période vaut au plus 40 jours :
spc_periodogram ewcourbe_20100421.dat "julian days" "EW (A)" 10 0.01 40
- Remarques :
  - Dans la console sont affichés les maxima trouvés dans le périodogramme.
  - Une fenêtre affiche le périodogramme et une deuxième l'ajustement sinusoïdal obtenu avec la période trouvée ayant l'intensité la plus importante.
  - Le périodogramme est sauvé au format ascii DAT et PNG pour usages ultérieurs.
- Affichage des résultats dans la console :
  # Graphique sauvé sous periodogram.png
  # Le nombre de maxima 2 trouves est inferieur au nombre demande
  # Maximum N°1 : période valant 32.9705078125 et d'intensité 3.91682490474
  # Maximum N°2 : période valant 19.5363671875 et d'intensité 2.12947752888
  #
  Ajustement sinusoidal :
  # Sinefit : RMS= 1.30594942471
  Estimated amplitude : 0.89
  Phase : 0.19
  Form of the fitting function:y(t)=0.84+0.887013362985*sin(2pi*t/32.97-0.19)
  # periodogram.dat

Il y a plus de 150 fonctions disponibles dans SpcAudace.
Toutes peuvent être utilisées pour écrire vos propres scripts (Tcl sous Audela en 12 minutes).

SpcAudace 3.9 : 10e anniversaire !

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