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L'observation en astrophysique

Livre

Résumé

Présentation des outils et méthodes de l'observation astronomique du début du XXIè siècle : technologies nouvelles d'imagerie et de détection (optique adaptative, interférométrie optique, accès au submillimétrique...), traitement du signal, bases de données et observatoires virtuels. Table des constantes et valeurs utiles, table des missions spatiales, webographie, Index des sigles et acronymes, petit lexique anglais-français.


  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2008
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 742 p. : ill. ; 22 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-86883-877-3
  • Indice
  • Quatrième de couverture
    • L'observation en astrophysique

      Cet ouvrage présente une vue synthétique des outils et des méthodes de l'observation astronomique en ce début de XXIe siècle.

      Bâtie sur une série de cours de niveau doctoral, cette troisième édition est entièrement renouvelée et largement augmentée. En effet, en à peine plus d'une décennie, l'astronomie d'observation, appuyée sur des technologies nouvelles d'imagerie et de détection, a extraordinairement progressé : optique adaptative, interférométrie optique, accès au submillimétrique, découverte d'exoplanètes ou quête des neutrinos, pour ne citer que quelques exemples. Pour explorer ces champs nouveaux apparaissent des téléscopes et des missions spatiales d'une grande originalité. L'ouvrage développe également quelques traits du monde numérique : le traitement du signal, les bases de données et les observatoires virtuels.

      Pierre Léna est professeur émérite de physique et d'astrophysique à l'université Paris Diderot-Paris 7, chercheur associé à l'Observatoire de Paris.

      Daniel Rouan est directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique, à l'Observatoire de Paris. Il est spécialiste de l'imagerie à très haute résolution et développe des concepts optiques nouveaux pour l'observation des exoplanètes, tout en enseignant au niveau doctoral.

      François Lebrun est ingénieur au Commissariat à l'énergie atomique. Pionnier de l'astronomie, il est engagé dans toutes les grandes missions de ce domaine, notamment la mission Integral.

      François Mignard est directeur de recherche au CNRS à l'Observatoire de la Côte d'Azur. Spécialiste d'astrométrie, il joue un rôle essentiel dans la future mission européenne Gaia.

      Didier Pelat est astronome à l'Observatoire de Paris. Il enseigne le traitement du signal et de l'image au niveau doctoral à l'Observatoire de Paris, et développe de puissants outils mathématiques pour traiter l'information astronomique.

  • Tables des matières
    • L'observation en astrophysique
      Pierre Léna
      Daniel Rouan
      François Lebrun
      François Mignard
      Didier Pelat
      EDP Sciences/CNRS Éditions
      • Avant-proposxi
      • Avertissementxv
      • I Les fondements1
      • 1 L'information en astrophysique3
      • 1.1 Les porteurs de l'information4
      • 1.1.1 Le rayonnement électromagnétique4
      • 1.1.2 La matière : électrons, noyaux et météorites6
      • 1.1.3 Les neutrinos6
      • 1.1.4 Les ondes gravitationnelles8
      • 1.1.5 L'observation in situ11
      • 1.2 L'acquisition de l'information12
      • 1.2.1 Les principales caractéristiques du photon13
      • 1.2.2 Le système d'observation13
      • 1.2.3 Une approche raisonnée de l'observation30
      • 1.3 L'organisation mondiale de l'astronomie31
      • 1.3.1 Les hommes et les femmes31
      • 1.3.2 Les institutions et les politiques de recherche32
      • 1.3.3 Les publications37
      • 2 L'atmosphère terrestre et l'espace43
      • 2.1 La structure physico-chimique de l'atmosphère44
      • 2.1.1 Structure verticale44
      • 2.1.2 Constituants atmosphériques45
      • 2.2 L'absorption du rayonnement49
      • 2.3 Les émissions atmosphériques54
      • 2.3.1 Émissions de fluorescence55
      • 2.3.2 Émission thermique59
      • 2.3.3 La technique des mesures différentielles61
      • 2.4 La diffusion du rayonnement63
      • 2.5 La réfraction et la dispersion atmosphérique66
      • 2.6 La turbulence de l'atmosphère terrestre68
      • 2.6.1 Turbulence de l'atmosphère inférieure et moyenne68
      • 2.6.2 Turbulence ionosphérique76
      • 2.7 L'atmosphère, convertisseur de rayonnement76
      • 2.7.1 L'astronomie gamma au sol76
      • 2.7.2 Gerbes atmosphériques et rayons cosmiques77
      • 2.8 Les sites terrestres d'observation77
      • 2.8.1 Visible, infrarouge (lambda (...) 30 mum) et millimétrique (lambda (...) 0.5 mm)78
      • 2.8.2 La radioastronomie centimétrique et métrique80
      • 2.8.3 L'astronomie gamma de très haute énergie81
      • 2.8.4 Le rayonnement cosmique de très haute énergie81
      • 2.8.5 Pollutions et parasites anthropogéniques82
      • 2.8.6 L'Antarctique83
      • 2.9 L'observation dans l'espace84
      • 2.9.1 Les bénéfices de l'observation spatiale85
      • 2.9.2 Les sources de perturbation86
      • 2.9.3 Le choix des orbites93
      • 2.10 La Lune, site astronomique ?94
      • 3 Rayonnement et photométrie101
      • 3.1 La photométrie102
      • 3.2 Notions liées au rayonnement107
      • 3.2.1 Le rayonnement de corps noir107
      • 3.2.2 La cohérence du rayonnement108
      • 3.3 Les systèmes de magnitudes113
      • 3.4 Photométrie au travers de l'atmosphère116
      • 3.5 Étalonnages et standards d'intensité117
      • 3.5.1 Radiofréquences (lambda (...) 0.5 mm118
      • 3.5.2 Submillimétrique, infrarouge et visible119
      • 3.5.3 Ultraviolet et rayons X (0.1 (...) lambda (...) 300 nm125
      • 3.5.4 Rayonnement gamma127
      • 3.5.5 Quelques illustrations de spectrophotométrie128
      • 3.6 L'étalonnage des dimensions angulaires131
      • 4 Les repères d'espace et de temps135
      • 4.1 Le repérage spatial137
      • 4.1.1 Définitions des repères d'espace137
      • 4.1.2 Les repères astronomiques139
      • 4.1.3 Les changements de repères147
      • 4.2 La matérialisation des repères spatiaux153
      • 4.2.1 Les systèmes de références célestes153
      • 4.2.2 Les catalogues fondamentaux154
      • 4.2.3 Le système extragalactique156
      • 4.2.4 Le repère Hipparcos161
      • 4.2.5 Le futur proche : la mission GAIA165
      • 4.3 Le repérage temporel167
      • 4.3.1 Les échelles de temps167
      • 4.3.2 Le temps atomique171
      • 4.3.3 Le temps universel coordonné (TUC ou UTC)175
      • 4.3.4 Le temps GPS176
      • 4.3.5 Les temps dynamiques178
      • 4.3.6 Les dates et les époques : les comptes longs180
      • II Recueillir l'information183
      • 5 Les télescopes185
      • 5.1 L'objet et l'image en astronomie186
      • 5.1.1 Le télescope et l'optique géométrique187
      • 5.1.2 L'optique gravitationnelle194
      • 5.2 La grande famille des télescopes195
      • 5.2.1 Les radiotélescopes196
      • 5.2.2 Les télescopes optiques au sol : visible et proche infrarouge199
      • 5.2.3 Les télescopes spatiaux : de l'ultraviolet au submillimétrique206
      • 5.2.4 Les télescopes X (0.1 à 10 keV)210
      • 5.2.5 Les télescopes gamma ((...) 10 keV)212
      • 6 Formation des images et diffraction221
      • 6.1 La diffraction d'une ouverture quelconque223
      • 6.1.1 Le théorème de Zernike223
      • 6.1.2 L'étendue de cohérence227
      • 6.1.3 La diffraction à l'infini228
      • 6.1.4 Le filtrage spatial d'une pupille233
      • 6.2 L'atmosphère terrestre et la perte de cohérence239
      • 6.2.1 Les perturbations du front d'onde241
      • 6.2.2 L'image perturbée244
      • 6.2.3 L'impact de l'atmosphère sur l'interférométrie251
      • 6.3 L'optique adaptative252
      • 6.3.1 Mesure du front d'onde253
      • 6.3.2 Dispositif correcteur de phase257
      • 6.3.3 Image finale259
      • 6.3.4 Sensibilité et sources de référence259
      • 6.3.5 De nouveaux concepts264
      • 6.4 L'interférométrie astronomique268
      • 6.4.1 L'obtention du signal interférométrique269
      • 6.4.2 Le transport de la lumière274
      • 6.4.3 La cohérence temporelle277
      • 6.4.4 Les pertes de cohérence spatiale277
      • 6.4.5 L'étalonnage de la FTM instrumentale281
      • 6.4.6 La clôture de phase284
      • 6.5 La famille des interféromètres astronomiques286
      • 6.5.1 Les réseaux de radiotélescopes287
      • 6.5.2 Les réseaux optiques au sol296
      • 6.5.3 L'interférométrie optique dans l'espace305
      • 6.6 L'imagerie à très haute dynamique309
      • 6.6.1 Coronographie et apodisation309
      • 6.6.2 L'interférométrie à frange noire322
      • 7 Les récepteurs du rayonnement335
      • 7.1 Propriétés générales des récepteurs336
      • 7.1.1 Récepteurs d'amplitude et quadratiques337
      • 7.1.2 La structure spatiale des récepteurs339
      • 7.1.3 La réponse temporelle342
      • 7.1.4 Les bruits343
      • 7.1.5 Comment caractériser un récepteur ?343
      • 7.2 Les fluctuations fondamentales344
      • 7.2.1 Le bruit quantique349
      • 7.2.2 Le bruit thermique353
      • 7.3 Les principes physiques de la détection du rayonnement électromagnétique356
      • 7.3.1 La détection des quanta357
      • 7.3.2 La détection du champ électromagnétique368
      • 7.4 Les récepteurs astronomiques : des X au submillimétrique368
      • 7.4.1 Les performances en bruit369
      • 7.4.2 La plaque photographique371
      • 7.4.3 Photomultiplicateur et caméras classiques (X, UV, visible)372
      • 7.4.4 Les récepteurs du rayonnement X378
      • 7.4.5 Le récepteur à transfert de charge380
      • 7.4.6 Le récepteur à couplage de charge CCD381
      • 7.4.7 Le récepteur hybride CMOS388
      • 7.4.8 Conditions d'observation dans l'infrarouge395
      • 7.4.9 Évolution des matrices DTC pour l'infrarouge397
      • 7.4.10 Le bolomètre398
      • 7.5 Les récepteurs astronomiques : radiofréquences404
      • 7.5.1 Principes généraux404
      • 7.5.2 La détection hétérodyne410
      • 7.5.3 La diversité de la radio-astronomie421
      • 7.6 Les systèmes d'observation en astronomie gamma422
      • 7.6.1 Résoudre spatialement les sources gamma424
      • 7.6.2 L'analyse spectrale des sources gamma430
      • 7.7 Les systèmes d'observation des neutrinos439
      • 7.7.1 La détection radiochimique des neutrinos solaires439
      • 7.7.2 La détection par rayonnement (...)erenkov442
      • 7.7.3 L'astronomie des neutrinos de haute énergie444
      • 7.8 La détection des ondes gravitationnelles446
      • 8 L'analyse spectrale457
      • 8.1 Les spectres en astrophysique458
      • 8.1.1 La formation des spectres458
      • 8.1.2 L'information en spectrométrie464
      • 8.2 Les spectromètres et leurs propriétés471
      • 8.2.1 Les grandeurs caractéristiques d'un spectromètre471
      • 8.2.2 Les modalités d'isolement spectral475
      • 8.2.3 Les modes des spectromètres476
      • 8.3 Les spectromètres interférentiels478
      • 8.3.1 Critères généraux478
      • 8.3.2 Filtre interférentiel479
      • 8.3.3 Réseaux479
      • 8.3.4 Le spectromètre à transformée de Fourier498
      • 8.3.5 Le spectromètre de Pérot-Fabry504
      • 8.3.6 Le spectromètre de Bragg (domaine X)508
      • 8.4 La spectrométrie des radiofréquences511
      • 8.4.1 Les méthodes d'isolement spectral512
      • 8.4.2 La spectrométrie submillimétrique517
      • 8.5 Le spectromètre à résonance520
      • III Analyser l'information525
      • 9 Le signal en astronomie527
      • 9.1 Le signal et ses fluctuations528
      • 9.1.1 Le signal et le système d'observation528
      • 9.1.2 Les fluctuations du signal. Notion de bruit529
      • 9.1.3 Les traitements élémentaires du signal536
      • 9.1.4 Un exemple spécifique de traitement de données545
      • 9.2 La modélisation complète d'un système d'observation547
      • 9.3 Les performances globales d'un système550
      • 9.3.1 Observer avec l'interféromètre millimétrique de l'IRAM551
      • 9.3.2 Observer avec l'optique adaptative NAOS554
      • 9.3.3 Observer avec le satellite photométrique COROT556
      • 9.3.4 Observer avec un instrument gamma à masque codé559
      • 9.4 Peut-on corriger les signatures instrumentales ?562
      • 9.4.1 L'émission propre de l'instrument563
      • 9.4.2 Le courant d'obscurité563
      • 9.4.3 Les défauts de non-linéarité564
      • 9.4.4 Les tensions parasites ou biais565
      • 9.4.5 La lumière parasite565
      • 9.4.6 La correction de champ plat566
      • 9.4.7 Les pixels défectueux567
      • 9.4.8 Les effets d'impacts de particules énergétiques567
      • 9.5 Le problème de l'estimation567
      • 9.5.1 Les échantillons et les statistiques568
      • 9.5.2 L'estimation ponctuelle569
      • 9.5.3 Quelques éléments de théorie de la décision569
      • 9.5.4 Les propriétés des estimateurs572
      • 9.5.5 L'inégalité de Fréchet ou de Rao-Cramér580
      • 9.5.6 Les estimateurs efficaces582
      • 9.5.7 L'efficacité d'un estimateur584
      • 9.5.8 Le cas des estimateurs biaisés584
      • 9.5.9 Borne efficace et information de Fisher586
      • 9.5.10 Le cas multidimensionnel586
      • 9.5.11 Les estimateurs fiables587
      • 9.5.12 Quelques méthodes classiques589
      • 9.6 Des données à l'objet : le problème inverse591
      • 9.6.1 La position du problème591
      • 9.6.2 Qu'est-ce qu'un problème bien posé ?595
      • 9.6.3 Les méthodes d'inversion classiques598
      • 9.6.4 Les méthodes d'inversion avec régularisation604
      • 9.6.5 Une application à l'imagerie par optique adaptative608
      • 9.6.6 Une application à l'interférométrie coronographique611
      • 10 Grands relevés et observatoires virtuels621
      • 10.1 L'astrophysique statistique621
      • 10.2 Les grands relevés624
      • 10.2.1 Les relevés aux longueurs d'onde du visible625
      • 10.2.2 Les relevés dans l'infrarouge630
      • 10.3 Un observatoire virtuel631
      • Appendice I : La transformation de Fourier635
      • I.1 Définitions et propriétés635
      • I.1.1 Définitions635
      • I.1.2 Quelques propriétés636
      • I.1.3 Cas particuliers importants : une dimension638
      • I.1.4 Cas particuliers importants : deux dimensions641
      • I.1.5 Théorèmes importants645
      • I.2 Grandeurs physiques et transformation de Fourier648
      • I.3 La transformation en ondelettes651
      • Appendice II : Les variables et processus aléatoires653
      • II.1 Variables aléatoires653
      • II.2 Processus aléatoires ou stochastiques660
      • II.3 Mesures physiques et estimations668
      • II.3.1 Un exemple d'estimation : la loi des grands nombres669
      • II.3.2 Estimation des moments d'un processus670
      • Table des constantes et valeurs utiles675
      • Table des missions spatiales677
      • Webographie679
      • Sigles et acronymes697
      • Petit lexique « anglais »-français705
      • Bibliographie707
      • Index731

  • Origine de la notice:
    • BPI
  • Disponible - 522.5 OBS

    Niveau 2 - Sciences