Longest time-lapse footage of an exoplanet to date assembled from real data
by Amanda Morris, Northwestern University
La plus longue séquence accélérée d'une exoplanète à ce jour, assemblée à partir de données réelles
par Amanda Morris, Université Northwestern
Crédit : Université du Nord-Ouest
Un astrophysicien de la Northwestern University a créé la plus longue vidéo accélérée d'une exoplanète à ce jour.
Construite à partir de données réelles, la séquence montre Beta Pictoris b, une planète de 12 fois la masse de Jupiter, naviguant autour de son étoile sur une orbite inclinée. La vidéo accélérée condense 17 ans de séquences (collectées entre 2003 et 2020) en 10 secondes. Pendant ces secondes, les téléspectateurs peuvent regarder la planète faire environ 75% d'une orbite complète.
"Nous avons besoin de six autres années de données avant de pouvoir voir une orbite entière", a déclaré l'astrophysicien du nord-ouest Jason Wang, qui a dirigé les travaux. "Nous y sommes presque. La patience est la clé."
Expert en imagerie exoplanétaire, Wang est professeur adjoint de physique et d'astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre du Centre interdisciplinaire d'exploration et de recherche en astrophysique (CIERA). À la fin de l'année dernière, Wang a dévoilé une vidéo accélérée de 12 ans (ci-dessous) d'une famille de quatre exoplanètes en orbite autour de leur étoile.
Crédit : Jason Wang/Malachi Noel
Beta Pictoris b est une énorme planète, située à environ 63 années-lumière de la Terre dans la constellation Pictor. La distance entre Beta Pictoris b et son étoile (Beta Pictoris) est d'environ 10 fois la distance entre la Terre et le soleil. Comparé à notre soleil, Beta Pictoris est 1,75 fois plus massif et 8,7 fois plus lumineux. Il est également très jeune - seulement 20 à 26 millions d'années.
Lorsque Beta Pictoris b a été photographié pour la première fois en 2003, sa taille et sa luminosité la rendaient plus facile à repérer, par rapport aux autres exoplanètes.
"C'est extrêmement lumineux", a déclaré Wang. "C'est pourquoi c'est l'une des premières exoplanètes jamais découvertes et directement imagées. Elle est si grande qu'elle se trouve à la frontière d'une planète et d'une naine brune, qui sont plus massives que les planètes."
Crédit : Université du Nord-Ouest
Wang a commencé à suivre l'exoplanète il y a des années, construisant ses premières images accélérées du système pour montrer cinq ans de son voyage. Pour la version mise à jour et plus longue du time-lapse, Wang a demandé l'aide de Malachi Noel, un étudiant du New Trier High School à Winnetka, Illinois. Noel a passé l'été 2022 en tant que membre du programme CIERA Research Experiences in Astronomy at CIERA for High School Students (REACH). Puis, en tant que diplômé REACH, Noel a commencé à travailler sous le mentorat de Wang en janvier 2023.
Noel a utilisé des techniques de traitement d'image basées sur l'IA pour analyser de manière uniforme les données d'imagerie d'archives de trois instruments, un à l'Observatoire Gemini et deux à l'Observatoire européen austral. Après que Noel ait traité les données de manière uniforme, Wang a ensuite utilisé une technique algorithmique appelée interpolation de mouvement pour combler les lacunes afin de créer une vidéo continue. Sinon, l'exoplanète sauterait au lieu d'orbiter en douceur dans l'espace.
"Si nous ne faisions que combiner les images, la vidéo aurait l'air vraiment agitée car nous n'avons pas pu visionner le système en continu tous les jours pendant 17 ans", a déclaré Wang. "L'algorithme atténue cette gigue, nous pouvons donc imaginer à quoi ressemblerait la planète si nous la voyions tous les jours."
"En raison de la longue plage de temps, il y avait une grande diversité parmi les ensembles de données, ce qui nécessitait des adaptations fréquentes au traitement de l'image", a déclaré Noel. "J'ai vraiment aimé travailler avec les données. Bien qu'il soit trop tôt pour le savoir avec certitude, l'astrophysique est définitivement un cheminement de carrière que j'envisage sérieusement."
Pour assembler la vidéo, Wang a également utilisé une technologie appelée "optique adaptative" pour corriger le flou d'image causé par l'atmosphère terrestre et une instrumentation spécialisée pour supprimer l'éblouissement de l'étoile centrale du système. (C'est pourquoi la vidéo a un cercle noir entourant une icône d'étoile de dessin animé au centre.)
Même avec ces techniques, l'éclat de l'étoile est toujours si intense qu'il éclipse l'exoplanète lorsqu'il se rapproche trop. Pour ces sections, Wang a marqué l'exoplanète brièvement inobservable d'un "x", afin que les téléspectateurs puissent suivre son chemin.
Wang espère que ses vidéos d'exoplanètes donneront aux téléspectateurs un aperçu du mouvement planétaire et une admiration du fonctionnement interne de l'univers.
"Souvent, en science, nous utilisons des idées abstraites ou des équations mathématiques", a déclaré Wang. "Mais quelque chose comme un film - que vous pouvez voir de vos propres yeux - donne une sorte d'appréciation viscérale de la physique que vous n'obtiendriez pas en regardant simplement des tracés sur un graphique."
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