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C’est quoi un projet IRiS ?

Cette rubrique s’adresse principalement aux enseignants de l’enseignement secondaire.

IRiS : du matériel professionnel, pour qui, pour quoi faire ?

IRiS est un télescope pilotable à distance de type professionnel mis à disposition des établissements de l’enseignement secondaire et universitaire. Ce projet a été initié par des instituts de recherche en astrophysique, cosmologie et physique des particules, en partenariat avec les acteurs du monde éducatif (dispositif ministériel Sciences à l’école, rectorats, voir ici les partenaires) afin de permettre aux enseignants d’utiliser le télescope de façon autonome avec leurs élèves/étudiants depuis leur classe.

> Un observatoire professionnel

L’objectif est de fournir aux enseignants (ainsi qu’à leurs élèves) les moyens de pratiquer la science contemporaine et de se mettre ainsi dans la peau d’un astronome du 21ème siècle. C’est donc l’ensemble de l’environnement mis à leur disposition qui est « professionnel » (voir l’ensemble des rubriques techniques d’IRiS, ici et ):

– le pilotage d’un télescope robotisé équipé d’un miroir primaire de 50 cm ainsi que de sa coupole ;

– un détecteur CCD de type professionnel (caméra FLI Proline 4240) ;

– les filtres spectraux standards utilisés en photométrie ;

– l’accès à une station météo ainsi que de plusieurs caméras (webcam, cloudcam, Allsky) permettant de visualiser les conditions in-situ (voir les rubriques « statut de l’observatoire », ici, ici et ) ;

– enfin, l’obtention de temps d’observation sur IRiS est géré comme sur un observatoire professionnel via une demande de temps (voir la page de l’AAP ici) décrivant les éléments du projets (objectifs scientifiques et pédagogiques, cadre) et examiné par un comité d’allocation de temps.

Vidéo de présentation d’IRiS (5’44 »)

> Pourquoi utiliser IRiS ?

De manière générale, l’exploitation d’activités en lien avec l’astronomie comporte de nombreux enjeux pédagogiques, à la fois en termes de contenus disciplinaires (constitution et histoire de l’univers, distances dans l’univers, matière, histoire des idées) mais également en termes de compétences nécessaires dans la mise en œuvre d’un projet scientifique (démarche scientifique, recherche documentaire, gestion de projets, travail en équipe,…). L’utilisation d’IRiS permet de développer des compétences complémentaires (exploitation de résultats et traitement de données, utilisation d’outils numériques, fonctionnement de capteurs CCD…).
En complément des aspects interdisciplinaires, l’utilisation d’IRiS met de côté les problématiques habituelles liées à l’exploitation pédagogique de l’astronomie en classe que sont la « mise en station », la météo. L’accent est mis ici sur la préparation et l’exploitation des données.

L’utilisation d’IRiS n’est pas concurrente de l’utilisation d’instruments dits « amateurs » tels que des télescopes, Dobson ou jumelles, il est complémentaire ! IRiS n’est par exemple pas adapté à une simple découverte du ciel, l’observation d’étoiles emblématiques du ciel boréal (car trop brillantes) ou des observations des planètes les plus proches (Vénus, Jupiter, Saturne) et encore moins du Soleil et de la Lune. En revanche, IRiS est parfaitement adapté à l’imagerie d’objets diffus galactiques ou extragalactiques (nébuleuses, amas, galaxies) et à l’acquisition de variations de luminosité pour différents types d’objets (astéroïdes, exoplanètes, étoiles variables…) à un niveau professionnel.

Voir les exemples de projets menés sur IRiS.

> Pour qui ?

IRiS est ouvert à tous les utilisateurs dans un cadre éducatif.
Concernant l’enseignement secondaire (collèges et lycées), les enseignants de toutes disciplines sont les bienvenus pour déposer un projet. Bien entendu, certains enseignants se sentent directement concernés car leur discipline est en lien direct avec l’astronomie (maths, physique-chimie, SVT) mais la construction de projets interdisciplinaires est possible et encouragée.

Enfin, mener un projet avec IRiS ne nécessite pas d’expérience préalable consistante en astronomie ; il n’est pas nécessaire d’être un astronome amateur averti pour déposer un projet et utiliser IRiS. Néanmoins, nous privilégions les utilisateurs ayant suivi un stage IRiS (voir les stages inscrits au PAF ici). Ces stages permettent aux enseignants d’avoir les prérequis nécessaires en astronomie (mécanique céleste, choix des cibles), dans l’utilisation de l’interface de pilotage et dans le traitement de données, pour ensuite être autonome et éventuellement s’autoformer pour aller plus loin.

Les objectifs scientifiques

Comme évoqué plus haut, les performances d’IRiS permettent d’accéder « facilement » à l’observation d’objets diffus du ciel profond ou bien la mesure de variations d’intensité lumineuse d’un objet. L’accent peut donc être mis sur l’exploitation scientifique des données et ainsi se concentrer pleinement sur un contenu scientifique plutôt que sur les observations elles-mêmes.

2 grands types d’observation sont possibles avec IRiS :

> Imagerie

Avec un champ de 24’ (équivalent à la taille de la Pleine Lune) et 8 filtres spectraux dans le visible et le très proche infrarouge, IRiS peut réaliser facilement des images d’objets du ciel profond (par exemple les objets du catalogue Messier). En terme de luminosité, sa zone de « confort » se situe entre des magnitudes de 3-4 jusqu’à 18, ce qui laisse une grande marge de possibilités.

D’un point de vue scientifique, selon les filtres choisis, il est donc possible de visualiser tel ou tel processus physique se déroulant dans un objet astrophysique.

Il est aussi possible de superposer des images réalisées dans des filtres différents et ainsi faire de la trichromie.
Ressources : voir lien du tutoriel pour faire de la trichromie avec AstroImageJ ici.

Des ressources décrivant les filtres adaptés à l’observation de processus physiques identifiés sont en cours de préparation.

Quelques exemples d’images obtenues avec IRiS :

> Photométrie

Les performances d’IRiS, de par sa qualité de pointage et la sensibilité de sa caméra, en font un instrument principalement dédié à la photométrie, c’est-à-dire à la mesure de variations d’intensité lumineuse d’un objet au cours du temps. Cette activité peut être réalisée aussi bien par des débutants que par des utilisateurs avertis.
Les cibles pouvant faire l’objet de mesures photométriques sont nombreuses : transits d’exoplanètes, suivi d’étoiles variables, suivi d’astéroïdes, suivi de supernovae…

Ressources : voir lien du tutoriel pour mesurer un transit d’exoplanètes avec AstroImageJ ici.

Des ressources plus détaillées sont en cours de préparation sur ces thématiques pour fournir aux utilisateurs les bases et les liens nécessaires pour choisir ses objets, traiter et exploiter les données.

Courbe de lumière d’une étoile variable (RR Lyrae) réalisée par Jean-François Le Borgne (IRAP)

> Sciences participatives

Les données et les mesures collectées avec IRiS dans un cadre éducatif peuvent sous certaines conditions être directement reversées dans des bases de données scientifiques et ainsi être utilisées par les chercheurs. Pour cela, des protocoles sont en cours de préparation (notamment pour les transits d’exoplanètes et les supernovae).
Néanmoins, même sans protocole parfaitement défini, les utilisateurs peuvent s’inspirer de ces thématiques scientifiques pour réaliser de véritables mesures.
Ressources : des ressources sont disponibles ici.

Courbe de transit de l’exoplanète WASP 10b à partir de données prises par le Lycée Notre Dame de Toutes Aides (Nantes) et traitée par Cyrille Baudouin.

La triade « Préparation/Observation/Exploitation »

La construction d’un projet IRiS s’articule autour de 3 parties : la préparation, l’observation et l’exploitation des données. Même si l’observation est cruciale en astronomie, nous insistons sur le fait que les parties préparation et exploitation sont au moins aussi cruciales de manière générale et pour l’utilisation d’IRiS en particulier.

Elles sont importantes à plusieurs égards : tout d’abord parce que d’un point de vue scientifique, des observations en soi ne servent à rien mais répondent à des problématiques clairement identifiées (préparation) et qu’une fois réalisées, les images nécessitent un traitement pour être interprétées et finalement répondre aux problématiques formulées initialement (exploitation) ; ensuite, d’un point de vue pratique et pédagogique pour l’enseignant lui-même en classe, ces 3 parties sont nécessaires pour avoir un fil conducteur clairement identifié par ses élèves, ce qui facilitera leur implication et la définition de leurs activités ; enfin, parce que le temps de télescope est compté et qu’entre plusieurs demandes de temps, nous privilégierons les projets s’articulant autour d’objectifs scientifiques explicites (même simples!) plutôt que des projets envisageant des observations sans objectif identifiés.

> Préparation

Cette partie peut comprendre de nombreux aspects liés à la définition d’une problématique scientifique (évidemment adaptée aux publics) et à la formulation d’hypothèses qui seront testées lors des observations : recherche documentaire, calculs, etc.
L’ampleur de cette partie dépend évidemment du contenu du projet, mais a minima elle implique :

– le choix des cibles qui seront observées (voir la rubrique « Préparer ses observations » ici) ;

– l’utilisation du simulateur mis à disposition des porteurs de projet et qui reproduit l’interface de contrôle d’IRiS, permettant ainsi de se familiariser avec le pilotage d’IRiS.
A minima, le porteur de projet doit maitriser ces parties pour être certain d’observer ensuite dans de bonnes conditions.

Capture d’écran du simulateur d’IRiS

> Observation

C’est évidemment un nœud du projet, aussi il est nécessaire de s’assurer que cette observation se déroulera dans de bonnes conditions, à la fois en préparant les activités menées par les élèves (le télescope est piloté depuis un seul PC, que font les élèves qui ne sont pas devant l’interface?), et en maitrisant l’interface du télescope pour ne pas mettre en danger le matériel (voir le  manuel utilisateur ici).

Durant l’observation, l’ensemble du matériel mis à disposition de l’observateur sont autant de ressources pour des activités possibles : station météo, caméras (voir les rubriques associées dans «  »Statut de l’observatoire »).

A noter : l’astronomie est une science totalement dépendante des conditions météo. Il est donc indispensable de réfléchir en amont à l’hypothèse d’une météo défavorable. Les options pour récupérer tout de même des données sont : la programmation d’observation via le « scheduler » qui effectuera les observations lorsque les conditions seront réunies, et la recherche d’observations déjà réalisées dans la base de données IRiS.

Captures d’écran des données prises par la station météo

> Exploitation

Il s’agit d’une étape à ne pas négliger, à la fois sur les outils utilisés pour exploiter les données, ainsi que sur les objectifs de ce traitement.
Concernant les outils de traitement d’images astronomiques (les images fournies ici sont au format standard en astronomie, .fits), il existe de nombreuses options. Ici, nous avons choisi le logiciel AstroImageJ, outil libre, gratuit, polyvalent et simple d’utilisation. Des tutoriels sont disponibles ici et ici.

Par ailleurs, toutes les observations d’IRiS sont stockées dans une base de données (voir lien). Chaque utilisateur a accès à ses propres observations ainsi qu’à l’ensemble des données collectées par IRiS depuis le début de son activité. Cela peut être un bon moyen de préparer les observations, de compléter ses observations et en cas de météo défavorable de chercher si les observations prévues n’ont pas déjà été réalisées.

Le déroulement du projet (calendrier)

> dépôt de la demande de temps

Il s’agit de la première étape pour obtenir du temps d’observation IRiS. L’appel à projet IRiS se déroule chaque année sur une période d’environ un mois entre mai et juin. Le proposant doit remplir un formulaire dans lequel il doit expliciter le contenu de son projet (objectifs scientifiques et pédagogiques, cadres, etc).
Tous les éléments pour l’aider à répondre à l’appel sont disponibles ici.

> Examen des dossiers et planning

Les demandes de temps sont examinées par un comité d’allocation de temps (voir lien organisation). Un retour est fait aux proposants avant les congés d’été (début juillet) puis un planning définitif répondant aux différentes contraintes est transmis à la rentrée avec les dates d’observation de chaque proposant (voir le planning 2016-2017 ici).

> Envoi des codes d’accès

Après validation de la nuit d’observation par le porteur de projet 10 jours avant sa soirée, les codes d’accès au pilotage du télescope lui sont transmis la semaine d’avant.

> Périodes d’observation

En raison des conditions météo présentes à l’Observatoire de Haute-Provence, certaines périodes sont plus favorables que d’autres. Nous incitons les porteurs de projet à privilégier des demandes pour les créneaux septembre-octobre, puis de la fin du mois de février à début juillet.

Par expérience, les autres demandes seront examinées mais peu de soirées d’observation seront attribuées des vacances de la Toussaint aux vacances de février.
Les horaires « standards » d’une observation courent du crépuscule à minuit pour des raisons de sécurité. Cependant, les demandes nécessitant un prolongement de l’horaire seront examinées et pourront faire l’objet d’exception en cas de justification scientifique détaillée.

Enfin, les demandes de temps les weekend ainsi que durant les périodes de congés sont encouragées ; il est à noter que ces périodes font l’objet d’un facteur de pression plus faible et seront donc plus faciles à obtenir.

En résumé, suggestion de questions auxquelles il faut répondre pour construire un projet IRiS

Qu’est-ce que je veux observer ? Pourquoi ?

Est-ce que c’est faisable avec IRiS (d’un point de vue technique et des éphémérides) ?

Combien de temps d’observation ai-je besoin ?

Pourquoi utiliser IRiS (plutôt qu’un autre télescope) ?

Que vont faire les élèves avant, pendant et après l’observation ?

Comment allons-nous traiter les données ? Avec quels outils ?

Qu’est-ce que je fais si la météo est mauvaise ?