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Images de test

Test du système de détection Début avril 2014, l’image d’un champ très dense en étoiles, proche du plan galactique, a été utilisée pour tester en détail le logiciel de bord destiné à la détection et au suivi des objets observés par Gaia. Le rôle des Repéreurs d’objets célestes (les deux premières colonnes de CCDs, en anglais "Sky Mapper" : voir le schéma du plan focal de Gaia) est de détecter les objets entrant dans l’un de champ de vue de Gaia pendant que le satellite tourne lentement sur lui-même. Chacune des deux colonnes de CCDs des repéreurs d’objets célestes correspond à l’un des champs d’observation. Ceci permet de savoir dans quel champ un objet a été observé, même après la combinaison des faisceaux. En mode opératoire normal, les repéreurs d’objets fonctionnent en continu mais les images ne sont pas transmises au sol. Au contraire, les ordinateurs de bord utilisent ces données pour détecter les sources à observer, préparer les instructions pour que des petites "fenêtres" soient positionnées sur les objets détectés et que ceux-ci puissent être suivis à travers les champs astrométriques, spectro-photométriques et spectroscopiques en suivant les objets dans leur traversée de l’ensemble du plan focal. Voir plus de détail sur le système de détection à bord.

Les deux figures ci-dessous montrent 1) l’image d’un champ dense, proche du plan galactique, reconstituée à partir des observations des repéreurs d’objets célestes, 2) le même champ avec l’indication des sources détectées puis confirmées par la première colonne de CCDs du champ astrométrique.

Champ d'étoiles proche du plan galactique Sources détectées par les répéreurs d'étoiles et confirmées pour observation par Gaia

Les étoiles entourées de ronds rouges sont plus brillantes que la magnitude 13. En mode opératoire normal, de petites images centrées sur chaque étoile seront descendues au sol. Les étoiles marquées en jaune ont des magnitudes comprises entre 13 et 16 alors que toutes les autres, entourées de cyan, ont des magnitudes comprises entre 16 et 20. Les étoiles entourées d’un carré sont utilisées pour mesurer très précisément la vitesse de rotation du satellite sur lui-même.

Images de test reconstituées à partir des données obtenues par les repéreurs d’objets célestes Pendant cette période, l’équipe Gaia a aussi utilisé un mode de fonctionnement particulier de la charge utile pour télécharger au sol des données prises par les repéreurs d’objets célestes et reconstituer des images à partir de ces données. Ce sont les premières images, et probablement aussi les dernières, qui seront produites à partir des données de Gaia.

Les illustrations ci-dessous sont une comparaison de l’une des premières images de test reconstituée à partir des données Gaia début 2014 avec une image prise par l’expérience OGLE-IV. On voit le jeune amas globulaire NGC1818, situé dans le Grand Nuage de Magellan, à gauche observé en bande I par OGLE-IV avec une pause de 150s , à droite dans le visible avec Gaia avec une pause de 2,8s. Les deux images suivantes montrent un détail du champ avec quelques étoiles identifiées. La comparaison montre clairement que, même à ce stade de réglages encore provisoires, les étoiles de magnitude 20 sont visibles dans le champ observé par Gaia alors que celles de magnitude 21 ne le sont pas. Il faut remarquer que les diamètres des télescopes sont du même ordre de grandeur : 1,3m pour OGLE, 1,45 x 0,45m pour Gaia. Voir l’article de Łukasz Wyrzykowski, Comparaison et identification des étoiles dans le champ de NGC 1818.

NGC 1818 vu par OGLE-IV et par Gaia (6 février 2014) Détail de NGC 1818 vu par OGLE-IV et par Gaia (6 février 2014)

Etant donné le fonctionnement en mode TDI (Time Delay Integration), les images reconstituées à partir des données de Gaia ne peuvent être nettes que si les télescopes sont bien réglés et que, en même temps, le mouvement de rotation du satellite sur lui-même est bien ajusté et parfaitement synchronisé avec le transfert de charge d’une colonne de pixels des CCDs à la suivante au fur et à mesure que les objets observés traversent le plan focal.

La Nébuleuse de l’Œil de Chat est une belle nébuleuse planétaire située dans la constellation du Dragon. Les deux images ci-dessous, reconstituées à partir de données Gaia obtenues les 23 et 25 janvier 2014, montrent l’importance du réglage du mouvement de rotation de Gaia sur la qualité des images reconstituées : à gauche, rotation non optimisée, à droite vitesse de rotation nettement plus proche de la vitesse de lecture des CCDs. La netteté dans la direction "le long du balayage" (along-scan), verticale dans ces images, est clairement améliorée. La netteté la direction perpendiculaire au balayage (across-scan) dépend, elle, de la mise au point télescope, identique dans les deux images.

La Nébuleuse de l’Œil de Chat vue par Gaia.
Avant et après ajustement du mouvement de rotation du satellite (©ESA/DPAC/Airbus DS)

La galaxie Messier 94 a aussi été observée par Gaia : deux CCDs adjacents des repéreurs d’étoiles ont été lus pour reconstituer cette image. Les colonnes de CCDs sont séparées par un espace non sensible de quelques mm dans le plan focal, ce qui produit la barre noire au milieu de la figure.

M94 vue par les repéreurs d’étoiles de Gaia
© ESA/DPAC/Airbus DS

Pour d’autres images de calibration, voir le site de Gaia de l’ESA : 6 février et 14 février.