Dynamique des satellites galil´ eens
7.3 Les observations
Afin de bien ajuster les mod`eles, des observations sont pratiqu´ees depuis le XVIII`eme si`ecle. La table7.4montre les pr´ecisions de chaque type d’observation qui sont `a rapprocher des perturbations `a quantifier et mod´eliser.
Table 7.4 – Pr´ecision en fonction du type d’observation pour les satellites de Jupiter.
Type d’observation Pr´ecision
(mas) (km)
Eclipses par Jupiter 150 450
Plaque photographique 100 300
Transit 60 180
Nouvelle r´eduction des plaques photographique 50 150
PHEMU15 50 150
Observations CCD 40 120
“Premium precision” 30 90
“Stacking Image” 30 90
Rapprochement mutuel 20 60
Meilleurs PHEMU15 3 9
Nous avons dress´e un bilan des perturbations dynamiques pouvant perturber le mou-vement des satellites pour une pr´ecision d’observation donn´ee. Les meilleurs ph´enom`enes mutuels pr´esentent une pr´ecision de 1 `a 3 mas, soit entre 3 et 9 km. Cependant, il est indispensable d’avoir une marge de s´ecurit´e de plus d’un ordre de grandeur (id´ealement deux) entre la pr´ecision des observations et l’influence des perturbations. En tenant compte de cette marge, et de la pr´ecision de nos meilleures observations, les perturbations des ef-fets relativistes doivent ˆetre prises en compte dans l’´etablissement des ´eph´em´erides. Les PHEMU permettent de mieux prendre en compte ces effets par rapport aux observations directes, limit´ees `a 90 km.
7.4 Conclusion 129
7.4 Conclusion
Nous avons vu dans ce chapitre les diff´erents termes `a prendre en compte lors de la mod´elisation du mouvement des satellites galil´eens. Plusieurs ´eph´em´erides existent pour ces satellites et nous avons compar´e nos r´esultats astrom´etriques obtenus `a partir de ces th´eories. Nous avons constat´e que les moyennes des biais et les erreurs syst´ematiques sur les deux coordonn´ees ´etaient inf´erieures `a 10 mas pour chaque mod`ele. De plus les ´ecarts de pr´ecision sont, de mˆeme, assez faibles, de l’ordre de 5 `a 6 mas en moyenne. Nous avons enfin compar´e les pr´ecisions des diff´erentes techniques d’observation et nous avons ainsi vu l’utilit´e des ph´enom`enes mutuels parmi les diff´erents types d’observation r´ealis´es : combin´es aux autres observations, ils permettent, grˆace `a leur pr´ecision, de mieux prendre en compte l’ensemble des perturbations dans les mod`eles.
130 Chap 7 - Dynamique des satellites galil´eens
Conclusion
Au cours de cette th`ese, nous avons organis´e une campagne internationale d’ob-servations de ph´enom`enes mutuels. Cette campagne r´ealis´ee en partenariat entre les communaut´es d’astronomes professionnels et amateurs a permis d’obtenir presque 650 courbes de lumi`ere d’´eclipses et d’occultations des satellites galil´eens de Jupiter. Ces observations ont ´et´e r´ealis´ees dans 95 observatoires dans le monde.
Les ph´enom`enes mutuels sont observ´es depuis plus de quarante ans. Au cours de ces ann´ees, plusieurs m´ethodes de r´eduction ont ´et´e d´evelopp´ees. Nous nous sommes fond´es sur la m´ethode d´evelopp´ee par N. Emelianov que nous avons am´elior´ee. Cette am´elioration s’est faite selon plusieurs axes. Le premier permet de mieux prendre en compte les param`etres de r´eflectance des satellites impliqu´es dans le ph´enom`ene. Pour cela, nous avons eu besoin de recueillir des donn´ees photom´etriques des satellites galil´eens pour dresser leurs courbes de flux dans plusieurs filtres en fonction de la longitude du m´eridien. Les derni`eres observations de ce type avaient ´et´e r´ealis´ees dans les ann´ees 1970 dans les bandes u, v, b, et y et semblaient ˆetre en contradiction avec les donn´ees issues des sondes spatiales. Nous avons donc organis´e une campagne d’observations en 2017 des satellites galil´eens. Ces observations ont ´et´e r´ealis´ees dans quatre filtres : R, V, B, et CH4 (m´ethane). Nous avons pu enregistrer 15730 observations `a l’Observatoire de Haute Provence dans les quatre filtres. Nous avons aussi trait´e 8318 observations en m´ethane r´ealis´ees au Pic du Midi. Cela nous a permis de tracer, pour les quatre satellites Io, Europe, Ganym`ede et Callisto, les courbes de flux en fonction de l’angle de rotation pour chacun des filtres. Les courbes ont ´et´e analys´ees et celles des filtres RVB ont ´et´e compar´ees aux courbes ´etablies dans les ann´ees 1970. Enfin, nous avons d´etermin´e les param`etres de Hapke correspondant `a la loi de r´eflectance du mˆeme nom pour le filtre m´ethane. Ce travail n’avait jamais ´et´e fait pour les lunes galil´eennes. Le second axe d’am´elioration
´etait d’ordre num´erique puisque nous avons d´etermin´e les d´eriv´ees partielles analytiques de notre ajustement, la m´ethode de N. Emelianov utilisant des d´eriv´ees num´eriques.
Nous avons donc utilis´e ces informations photom´etriques afin de r´eduire les courbes de lumi`ere des ph´enom`enes mutuels de la campagne 2014-2015. La prise en compte des param`etres de Hapke en m´ethane a permis d’am´eliorer la pr´ecision des (O −C) de la r´eduction des ph´enom`enes observ´es dans ce filtre de 28 mas en moyenne, soit d’un peu plus de 80 km, en passant d’une moyenne des ´ecarts-types sur les deux coordonn´ees de 93 mas `a 65 mas. Cela d´emontre l’int´erˆet de poursuivre les observations afin de d´eterminer, pour chacun des filtres utilis´es lors des campagnes PHEMU, les param`etres
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de Hapke. La r´eduction de l’ensemble des PHEMU15 a ´et´e am´elior´ee de 21 mas, soit 63 km, pour les ´ecarts-types des (O −C). D’autre part, nous avons r´eduit une partie des ph´enom`enes enregistr´es lors de la campagne PHEMU09. Nos premiers r´esultats sont ´equivalents `a ceux publi´es en 2014 : les ´ecarts-types des (O −C) entre les deux m´ethodes de r´eduction sont proches tout en r´eduisant les biais et les erreurs syst´ematiques.
En parall`ele des ph´enom`enes mutuels des satellites galil´eens, nous avons enregistr´e plusieurs ´eclipses des lunes internes Amalth´ee et Th´eb´e par les lunes galil´eennes. Nous avons notamment observ´e et enregistr´e, pour la premi`ere fois depuis le sol, une ´eclipse de Th´eb´e par Callisto. Ces observations, difficiles `a r´ealiser principalement `a cause de la brillance de la plan`ete, ont ´et´e faites au t´elescope 1 m`etre du Pic du Midi, et deux astronomes amateurs nous ont fourni leur observation d’une ´eclipse d’Amalth´ee. Ces ph´enom`enes mutuels ont ´et´e r´eduits avec une m´ethode l´eg`erement simplifi´ee. Ces r´esultats ont ensuite ´et´e compar´es aux r´esultats de l’astrom´etrie classique que nous avons effectu´ee avec V. Robert. Nous avons d´emontr´e que la pr´ecision des ´eclipses d’Amalth´ee est 8 fois sup´erieure `a la pr´ecision de l’astrom´etrie directe. Pour Th´eb´e, la pr´ecision d’observation est la mˆeme pour les deux techniques.
Pour terminer, nous avons list´e les diff´erentes perturbations prises en compte dans le calcul des ´eph´em´erides et leurs impacts respectifs dans les positions calcul´ees. Nous avons ensuite class´e la pr´ecision des meilleurs ph´enom`enes mutuels par rapport aux impacts des perturbations, et nous avons ensuite r´ealis´e, `a partir d’une quarantaine de ph´enom`enes mutuels, un comparatif entre plusieurs ´eph´em´erides. Enfin nous avons ´evalu´e l’int´erˆet des diff´erents types d’observation pour mod´eliser les perturbations. Nous avons montr´e l’int´erˆet des observations de ph´enom`enes mutuels et, en particulier, l’int´erˆet des observations des ph´enom`enes mutuels r´eduits avec notre m´ethode de photom´etrie am´elior´ee.
Nous terminerons ce m´emoire en pr´ecisant que les m´ethodes d´evelopp´ees et utilis´ees ici sont g´en´erales et peuvent ˆetre appliqu´ees `a un autre syst`eme plan´etaire tel que Saturne ou encore Uranus, et aux futurs ph´enom`enes mutuels des satellites galil´eens en 2021.