Projets spectro
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Quelques projets & applications avec le spectrographe Lhires III François Cochard [email protected] Rencontres du Ciel et de l'Espace 11 novembre 2006 Cité des Sciences et de l'industrie - Paris - Au menu... • • • • • Rappels théoriques Ordres de grandeurs Projets à la loupe Envie de franchir le pas ? Conclusion Il est plus facile de faire un spectre d'étoile à haute résolution qu'une belle image du ciel profond La spectrographie fait appel à une science beaucoup plus abordable que l'imagerie classique Exemples de spectres Basse résolution (réseau 150 t/mm) Haute résolution (réseau 2400 t/mm) Rappels théoriques La lumière blanche est un mélange de « toutes les couleurs de l'Arc en Ciel » Un spectrographe est un instrument qui décompose la lumière dans ses différentes couleurs Chaque couleur est associée à une longueur d'onde électromagnétique (λ) Dans le cas de la lumière venant des étoiles... 1 Le spectre (profil d'intensité de la lumière en fonction de la longueur d'onde) d'un corps noir est uniquement défini par sa température 2 Des raies d'absorption (ou d'émission) apparaissent dans les spectres. Elles sont la signature des éléments chimiques de la source de la lumière. 3 L'effet Doppler-Fizeau décale le spectre (vers le rouge ou le bleu) proportionnellement à la vitesse de déplacement de la source Profil de corps noir Profil de Plank 12.000 K Intensité 10.000 K 8.000 K 5.000 K 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Longueur d'onde (angstroms) 8000 9000 10000 Raies d'absorption/émission Effet Doppler λ− λ λ+ Eloignement des galaxies = décalage vers le rouge (red shift) = c Schéma optique du Lhires III Ordres de grandeurs • 1 nm = 10 Å • Spectre visible: 3000-7000 Å (300-700 nm) • Sensibilité des CCD: 3000-9000 Å (visible + proche IR) • Effet Doppler: 1 Å <-> 50 km/s Ǻ/pix Dispersion (Hα) Pouvoir de résolution Vitesse km/s Champ Ǻ Tout le visuel en Images Magnitude limite Réseau utilisé – Lhires III – t/mm 2400 1200 600 300 150 0,12 0,35 0,74 1,49 3,00 17000 5850 2750 1350 650 5 17 35 75 150 85 250 550 1100 2300 45 15 7 4 2 5,0 6,8 7,5 8,4 9,2 Calculs théor. (ETCL): T200mm, Lhires III (fente 30µm), KAF0400, 1 h de pose, S/B=100 Selon vos observations, il faudra trouver le bon compromis entre Résolution, Champ spectral, Magnitude limite, Rapport Signal/bruit et Temps de pose 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 10 Ordres de grandeurs (2) Phénomène observé Eloignement d'un quasar Fuite des galaxies Explosion d'une nova Andromède Vitesses radiales d'étoiles Binaire spectroscopique Rotation d'étoile Rotation terre/soleil Rotation de Saturne Rotation de Jupiter Rotation de la terre Exoplanète type Jupiter Exoterre 11/11/06 Vitesse Décalage Champ Magn. Lhires III km/s A A 60000 1200 2000 13 1000 20 50 10 3000 60 200 10 1200 -275 -5,5 10 5 1200 100 2 10 5 2400 250 5 10 3 2400 300 6 10 5 2400 30 0,6 1 3 2400 10 0,2 1 -2 2400 12 0,24 1 -2 2400 0,5 0,01 1 3 12 m/s 2,4 10-5 1 X 7 cm/s 14 10-8 1 X (c) 2006 - Shelyak Instruments 11 Quelques projets 1 - Observation du spectre du soleil en visuel 2 - Spectro-Héliographie 3 - Spectres stellaires: Classification 4 - Spectres stellaires: Profils de raies 5 - Novae: vitesse d'éjection de l'enveloppe 6 - Vitesses radiales 7 - Vitesse de la terre... et masse du soleil ! 8 - Rotation des planètes Jupiter et Saturne 9 - Binaires spectroscopiques 10 - Rotations stellaires - V.sin (i) 11 - Etoiles Be (collaboration pros-amateurs: Corot) 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 12 1 - Observation visuelle du spectre solaire 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 13 2 - Spectro-Héliographie 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 14 3 – Spectres stellaires: Classification A0 Be M5 C8 (200mm) – APN EOS 300D – Poses de 30 sec – Sans ordinateur ! O-B-A-F-G-K-M 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 15 4 – Spectres stellaires: Profils de raies 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 16 5 – Novae: vitesse d'éjection de l'enveloppe Nova: V4743 Sgr (2002) 50 Å 2500 km/s 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 17 6 – Vitesses radiales d'étoiles Spectres comparés de SAO104807, Altair, et SAO112958 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 18 7 – Vitesse de la Terre... Masse du Soleil T =2 2 T = a V 4 2 Gm1m 2 a 3 En juillet... Terre a Soleil V = 30 km/s (+6 pixels) m1 En janvier... 11/11/06 V = 30 km/s (-6 pixels) Terre (c) 2006 - Shelyak Instruments m2 19 8 – Rotation de Jupiter et Saturne 2 T = Cas de Saturne: Décalage = 7 pixels = 8,8 km/s Période de 10,6 h >> Rayon = 107511 km >> Distance de la terre ! Par les anneaux... Masse ! >> Densité ! 4 2 Gm1m 2 a = c (c) 2006 - Shelyak Instruments pas de manière solide 20! ...11/11/06 et on prouve que les anneaux ne tournent 3 9 – Binaires spectroscopiques Beta Auriga 2 spectres à 3 jours d'intervalle Par la troisième loi de Kepler, on peut facilement remonter au rapport de masse des deux étoiles ! 11/11/06 57 Cyg (C. Buil) (c) 2006 - Shelyak Instruments 21 10 – Rotation stellaire: V.sin(i) 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 22 11 – Etoiles Be (programme Corot !) Magnétisme, ou Pulsations ? Vos mesures permettront de trancher ! Collaboration Amateurs - Professionnels 11/11/06 (c) 2006 - Shelyak Instruments 23 Envie d'aller plus loin ? Les deux conditions essentielles pour bien démarrer Maîtriser son télescope Maîtriser les bases de l'imagerie numérique - S'inscrire sur la liste de distribution Spectro-L - Participer à des stages, des rencontres... - Se rapprocher de clubs qui ont fait le choix de la spectro - Manipuler les logiciels & tutoriaux (Iris, Vspec, Audela, Prism...) Venez nous voir sur le stand Shelyak ! Quelques liens utiles http://www.shelyak.com Groupe ARAS: http://www.astrosurf.com/aras/ Site Iris: http://www.astrosurf.org/buil/ Iris / SPIris: http://www.astrosurf.org/buil/us/iris/iris.htm VisualSpec: http://astrosurf.com/vdesnoux/ Audela: http://www.astrosurf.com/aude/ Prism: http://www.astroccd.com/prism/fr/ BeSS: ... Bientôt en ligne ! Projet Corot: http:/www.astrosurf.org/buil/corot/data.htm Merci ! Backup slides... Le principe du spectrographe Sources: « Diffraction Grating Handbook » (Richardson) & « Practical Amateur Spectroscopy » (Springer)
