M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

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M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby etienne bertrand » Mon Feb 11, 2019 12:01 am

En posant assez longtemps avec le LhiresIII sur des galaxies pas trop faibles on peut avoir de chouettes surprises :D !

Simbad donne M82 comme une galaxie en interaction probablement à cause de l'influence gravitationnelle d'M81. M82 est une galaxie à
sursaut de création d'étoiles, on s'attend donc à de belles raies en émission intenses ! C'est la candidate idéale pour un test en spectroscopie haute résolution avec le LhiresIII. La fente utilisée est celle à 35µm vu la faible magnitude de l'objet non ponctuel.
Le télescope utilisé est assez petit : un C8 de 200mm de diamètre, à F/D=10

Sur le spectre brut, on voit clairement qu'il y a un effet doppler-fizeau. Une zone est décalée vers le bleu, une autre décalée vers le rouge. En forçant énormément sur les contrastes on observe une structure complexe.
A noter que la résolution spectrale est ~14 500. On voit les raies en émission [NII] et Ha.
Image

Pour le traitement : ISIS a parfaitement fonctionné 8-) !! Malgré le temps de pose de 4000s unitaire avec la Atik314L+ le signal reste assez faible, mais le logiciel traite tout comme il faut ! A noter que cette caméra à un bruit extrêmement faible et un très bon capteur, même avec une pose aussi longue je n'ai que très peu de pixels chauds pour un refroidissement sans trop forcer à 0 degré. Cette caméra est un vrai bijoux.

Après traitement voici le spectre 1D. Les pics apparaissent dédoublés sur les raies en émission Ha et [NII].
On peut alors calculer la vitesse de rotation des vents dans le centre de la galaxie :
Calcul pour Ha :
Pic bleu à 6565.66A
Pic rouge à 6567.94 A
Cela donne un décalage de : 6567.54 - 6565.96 = 1.58 A

V rot = (1.58 / 6562.801) x 299 792.458
V rot = 72.17 km/s
(hyperleda donne une vitesse de rotation des vents de 63.9. +/-3.3 km/s)

Pour la raie [NII] je trouve une valeur plus forte de~92km/s (peut être aussi les vents [NII] peuvent être à différentes distances, plus éloignés du centre que l'hydrogène ?)

Image
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby Christian Buil » Mon Feb 11, 2019 12:55 am

Belle manip !
Des temps de pose de plus d'une heure, faut oser, pas du tout commun avec du matériel amateur ! Qu'elle était la température indiquée du capteur ?

Faut bien s'assurer que sur ce temps de pose le spectrographe est bien stable (Lhires à tendance à fléchir sous son poids). Les 4 spectres de la série se superposes bien, tu a recentré ?

J'ai eu fait des spectres de M82, la partie centrale montre effectivement de belles émissions, mais jamais à cette résolution (le centre est très "perturbé" dans cet objet). Par rapport à une l'image de M82, comment était orienté la fente (en faisant plusieurs axes on doit pouvoir faire un champ de vitesse - mais la manip est hyper longue à faire).

Chapeau pour la patience !

Christian
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby etienne bertrand » Mon Feb 11, 2019 10:00 am

Bonjour Christian,

La caméra était refroidie à zéro degré. Même à cette température j'ai très peu de pixels chauds. Capteur très différent de la 414L+ qui lui est parsemé de pixels chauds dès que les poses sont >600s même avec un refroidissement de -10°.

Pour la flexion du LhiresIII j'ai prit un néon au début et en fin d'observation, il y a du bougé de l'ordre de de quelques 0.2/0.3A avec le néon moyenné j'arrive à une résolution de 8000. Pour le traitement je prends juste le néon de la fin et je recentre en longueur d'onde et ça marche très bien, ce que je veux mesurer c'est surtout le décalage, pas la vitesse de recession. Après recentrage en longueur d'ondes j'ai des décalages de l'ordre de ~0.02A ce qui est bon. Aussi la cible étant proche du centre polaire au Nord, ça ne bouge pas beaucoup au final.

Pour en revenir à l'image de la fente : voici comment était placée la galaxie dans la fente, c'est une image brute de 4000s avant l'opération SLANT.
Au début j'avais traité la zone en plusieurs spectres, c'est pour cela qu'il y a marqué en rouge spectre A et spectre B, j'ai prit la zone du milieu avec une zone de binning (bleu) dans ISIS de 100 pixels.
A noter que sur l'image avec des contrastes vraiment au maximum on voit une zone des vitesses en S, on voit bien que ça bouge beaucoup dans le centre.
Image
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby JP Nougayrede » Mon Feb 11, 2019 10:45 am

Super manip Etienne ! On "voit" très bien que le coeur de M82 est perturbé. Idéalement, si tu prend un deuxième spectre avec la fente à 90° par rapport à l'axe de la galaxie, tu ne devrait (presque) plus observer cette rotation, ce qui te permet de prouver que ce n'est pas un artéfact du à l'instrument. Mais je trouve la manip convaincante :)
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby Robin Leadbeater » Mon Feb 11, 2019 2:09 pm

A great result Etienne! (The sharp, narrow sky lines show that the spectrograph calibration was stable and well focussed during the exposure)

I agree about the warm pixels. Each generation of my cameras with Sony CCD (ATK16IC-S, ATK314L, ATK428) has been more sensitive but has had more warm pixels)

Robin
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby Robin Leadbeater » Mon Feb 11, 2019 2:27 pm

Etienne,

I like the way your H alpha line exactly reproduces the whole rotation rate curve in just one measurement (Dark matter makes the rotation rate constant except close to the centre)

m82_rv_rot.png
m82_rv_rot.png (26.85 KiB) Viewed 492 times


https://www.researchgate.net/figure/Rot ... _232238180

Robin
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby etienne bertrand » Tue Feb 12, 2019 12:10 am

Thanks you, friends, your answers and reflexions is always productive for goods ideas and reflexions.
Exellent Robin your graph of the dark matter. You have explication on the graph ? (my english is not very good)
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby Robin Leadbeater » Tue Feb 12, 2019 2:55 pm

Hi Etienne

etienne bertrand wrote:Exellent Robin your graph of the dark matter. You have explication on the graph ? (my english is not very good)


Not my measurement. Just one I found on the internet. :-) I rotated the graph to match your spectrum image. The vertical scale is in arcsec from the centre of the galaxy and the horizontal scale is RV in km/s.
Actually I dont think this graph goes far enough away from the centre to show clearly the difference between with and without dark matter. (The RV should reduce further out without dark matter but should stay constant if dark matter is present)

Actually I see from this source
http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/~sofue/rotation/fig2.htm
that the full curve for M82 (NGC3034) does not appear to show the dark matter effect for some reason
3034.gif
3034.gif (26.44 KiB) Viewed 429 times

NGC7331 for example does show it though
7331.gif
7331.gif (33.18 KiB) Viewed 429 times
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby Christian Buil » Tue Feb 12, 2019 4:17 pm

Thank Robin, I discover this web source concerning galaxy rotation. Here an ancient measure on NGC7331 (LISA spectrograph at the 60 cm of Pic du Midi observatory, 2011) :

Image

Christian
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Re: M82 : calcul de la vitesse des vents en rotation

Postby JP Nougayrede » Wed Feb 13, 2019 9:50 am

Similarly, we might have seen the rotation of M66 with an Alpy on the T60 (thread : viewtopic.php?f=6&t=1682)

M66_slit_spectrum.png
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