Le « detrending » dans VariSeek
L’une des fonctionnalités les plus importantes de l’application VariSeek consiste à « detrender » les courbes de lumières brutes qui sont extraites des fichiers de type Astrocut avec lesquels nous travaillons, faute de quoi il serait difficile de les interprêter efficacement.
Mais qu’entend-on exactement par « detrending » ? En français courant, nous pourrions peut-être dire « suppressions des tendances », ce qui ne nous avancerait guère. Pire, nos collègues photométristes, habitués à l’utilisation d’un certain jargon, ne nous comprendraient plus … Osons donc l’anglicisme !
Le detrending consiste à (essayer de) supprimer de manière la plus efficace possible les défauts d’une courbe quelconque. En astrophysique, il s’agira d’applatir essentiellement des time series, ou courbes de lumière, ou, dit d’une autre façon, d’enlever à ces courbes un maximum de défaut, de manière à ce qu’elle deviennent lisibles. Par enlever les défauts, on entend : supprimer les artéfacts qui sont venus s’ajouter de manière non souhaitée au signal pendant l’observation. Il peut s’agir de problèmes instrumentaux : défauts électroniques de la caméra, reflets parasites à l’intérieur de l’instrument, défauts de pointage ; ou de soucis extrinsèques : passage dans le champ, ou juste en dehors, d’astres brillants (tout corps du système solaire, essentiellement la Terre et la Lune dans le cadre de la mission TESS), problèmes de transparence atmosphérique (s’agissant d’observations faites depuis le sol), impacts de rayons cosmiques etc. Le tout sans supprimer au passage les signaux principaux, issus de l’étoile dont on tente de lire la courbe, bien évidemment.
Examinons attentivement chacune des quatre courbes non détrendées affichées dans l’image ci-dessous. Combien pouvons-nous distinguer de signaux ?
Chacune des images proposée est issue d’un secteur TESS différent, mais toutes sont issues de la même zone de ciel.
Aussi déconcertante qu’elle soit, la réponse à la question posée précédemment est : aucun. Il n’est aucun signal discernable dans les courbes montrées. Nous n’avons affaire là qu’à des artéfacts, ce qui est pour le moins troublant, nous pouvons bien vous l’accorder !
Chacun des pixels de fond de ciel d’un champ donné se présentera de la même manière, à quelques nuances près. Tel pixel montrera une courbe plus ou moins pentue, tel autre aura une courbe un peu plus recourbée vers le haut, ou vers le bas, un autre affichera une courbe un peu plus acérée ou molle, ou proposera une courbe inversée selon l’axe Y … Mais globalement, toutes les courbes seront similaires. La différence d’un pixel à l’autre viendra essentiellement du signal stellaire qui sera ajouté au bruit de fond (ou pas) et qui sera proportionnel à l’intensité lumineuse de l’étoile associée (ou du groupe d’étoiles, un pixel donné pouvant très bien être associé à plusieurs étoiles).
S’agissant d’une étoile variable, peu importe le type de variation, un signal viendra se sur-ajouter à la tendance de fond, modifiant plus ou moins l’apparence globale de la courbe. Le tracé sera généralement peu lisible, ou difficilement exploitable scientitiquement, mais on verra malgré tout le signal, sauf si celui-ci est particulièrement faible, ou s’il mimique largement la tendance de fond.
Examinons maintenant les quatres courbes ci-après. Combien peut-on distinguer de signaux ?
Chacune des courbes affichées montre un signal. Ne les avez-vous pas tous détectés ? Regardez mieux.
Certes tous les signaux affichés sont visibles, mais aurions-nous besoin de créer un phaseplot pour l’une ou l’autre de ces courbes que ce serait peine perdue. Avouons en outre qu’il serait bien difficile de déterminer si la variable dont on voit la courbe en haut à droite, par exemple, évolue selon un mode unique de variation de période 0.4 jour, ou si deux ou trois modes de variation sont à l’oeuvre simultanément.
Détrender les courbes avant toute autre chose est donc une nécessité vitale, pour Var-Exp comme pour toute équipe professionnelle désireuse de travailler sur les données de la mission TESS. VariSeek fait cela de façon remarquable, même si certains secteurs donnent parfois plus de peine que d’autres.
Déportons désormais nos regards vers la courbe suivante, obtenue par l’observatoire spatial au cours du secteur 25. La résolution temporelle est très faible (30 minutes) aussi y-a-t-il comparativement assez peu de points dans la courbe. Il s’agit l’étoile Gaia DR3 494969249718937600, immatriculée au VSX. Nous sommes loin de reconnaître la courbe usuelle d’un rotateur …
Le TESS Data Release Notes relatif au secteur 25 nos apprend qu’en plus des problèmes de lumières parasites auxquels on est généralement habitués, il faudra faire avec de menus soucis de pointage de l’engin survenus pendant les observations ; soit !
Extrait du TESS Data Release Notes Sector 25 ci-dessous. Puis, en dessous : après détrending (soit après un peu de mathématiques), nous obtenons la courbe suivante qui, pour montrer encore quelques menus défauts (essentiellement une faible pente ascendante …), n’en n’est pas moins devenue tout à fait lisible. Nous vous certifions qu’il s’agit bel et bien de la même étoile, et de la même courbe ! On remarquera, au passage, que le type de variation affiché au VSX (ROT) ne convient peut-être pas tout à fait ; ne serions-nous pas plutôt en présence d’une étoile de type EB, de période 2 jours ? Décidément beaucoup d’incertitudes dans certains catalogues …
