Courbe de rotation d'une galaxie (rotation curve of a galaxy
Posted: Sun Sep 06, 2020 12:22 pm
Bonjour,
Les spectres des galaxies à noyaux actifs sont très intéressants, car avec leurs raies en émission intenses on peut extraire des informations comme la rotation de la galaxie et sa masse.
Le spectre du bulbe de M77, avec un T200 Alpy CCD314, sous un ciel de montagne, 5x900 sec
On identifie les raies de Balmer, [OIII] et [SII] (blend), et avec leur décalage on trouve z=0.00382 (les pros ont 0.00381), soit une distance de 16 Mpc
En regardant le spectre 2D on peut remarquer que les raies en émission sur la fente de part et d’autre du bulbe sont décalées, on observe donc la rotation de la galaxie :
(ici zoom 300% de la raie Ha)
On devine ce décalage sur d’autres raies en émission sur le spectre 2D : https://i.servimg.com/u/f88/18/20/28/03/spectr10.png
Avec ce décalage, on peut mesurer la vitesse de rotation de la galaxie. Mieux encore, on peut mesurer cette vitesse à plusieurs points le long de la fente. Avec la fente sur le cœur de la galaxie, on obtiendra la vitesse de rotation à une distance d du cœur, donc on pourra tracer la courbe de rotation de la galaxie (on est assis sur les épaules de la géante Véra Rubin, et de Vesto Slipher qui est le premier à avoir remarqué ce décalage du à la rotation, justement sur M77)
J’ai extrait un spectre tout le long de la fente tous les 3 pixels, intégrés sur 3 pixels, 23 en tout :
On mesure sur chaque spectre les positions des raies, et on construit un tableau de données avec la vitesse pour chaque position le long de la fente en pixel :
Comme on a la distance D=16 Mpc et on connait l’échantillonnage des pixels de la caméra, on calcule facilement que chaque pixel le long de la fente = 0.11 kpc à la distance de M77.
On obtient la courbe de rotation :
(les barres d’erreurs sont calculées avec l'erreur standard pour chaque point en fonction des différentes raies identifiées/mesurées)
Vu la symétrie de rotation, on peut tracer la courbe en fonction du rayon en valeur absolue :
Ce résultat se compare très bien à des courbes de rotation publiées par des pros. Par exemple
http://articles.adsabs.harvard.edu//ful ... 3.000.html
On voit que la vitesse augmente avec la distance puis semble s’aplatir sans diminuer. Ce n'est donc pas une courbe "Képlérienne" d'une masse centrale qui gouverne la rotation du système. Ca serait bien d'obtenir des vitesses plus loin du centre avec un télescope plus conséquent et un temps de pose ++, mais on aperçoit déjà la matière noire.
Bon ciel,
Jean-Philippe
Les spectres des galaxies à noyaux actifs sont très intéressants, car avec leurs raies en émission intenses on peut extraire des informations comme la rotation de la galaxie et sa masse.
Le spectre du bulbe de M77, avec un T200 Alpy CCD314, sous un ciel de montagne, 5x900 sec
On identifie les raies de Balmer, [OIII] et [SII] (blend), et avec leur décalage on trouve z=0.00382 (les pros ont 0.00381), soit une distance de 16 Mpc
En regardant le spectre 2D on peut remarquer que les raies en émission sur la fente de part et d’autre du bulbe sont décalées, on observe donc la rotation de la galaxie :
(ici zoom 300% de la raie Ha)
On devine ce décalage sur d’autres raies en émission sur le spectre 2D : https://i.servimg.com/u/f88/18/20/28/03/spectr10.png
Avec ce décalage, on peut mesurer la vitesse de rotation de la galaxie. Mieux encore, on peut mesurer cette vitesse à plusieurs points le long de la fente. Avec la fente sur le cœur de la galaxie, on obtiendra la vitesse de rotation à une distance d du cœur, donc on pourra tracer la courbe de rotation de la galaxie (on est assis sur les épaules de la géante Véra Rubin, et de Vesto Slipher qui est le premier à avoir remarqué ce décalage du à la rotation, justement sur M77)
J’ai extrait un spectre tout le long de la fente tous les 3 pixels, intégrés sur 3 pixels, 23 en tout :
On mesure sur chaque spectre les positions des raies, et on construit un tableau de données avec la vitesse pour chaque position le long de la fente en pixel :
Comme on a la distance D=16 Mpc et on connait l’échantillonnage des pixels de la caméra, on calcule facilement que chaque pixel le long de la fente = 0.11 kpc à la distance de M77.
On obtient la courbe de rotation :
(les barres d’erreurs sont calculées avec l'erreur standard pour chaque point en fonction des différentes raies identifiées/mesurées)
Vu la symétrie de rotation, on peut tracer la courbe en fonction du rayon en valeur absolue :
Ce résultat se compare très bien à des courbes de rotation publiées par des pros. Par exemple
http://articles.adsabs.harvard.edu//ful ... 3.000.html
On voit que la vitesse augmente avec la distance puis semble s’aplatir sans diminuer. Ce n'est donc pas une courbe "Képlérienne" d'une masse centrale qui gouverne la rotation du système. Ca serait bien d'obtenir des vitesses plus loin du centre avec un télescope plus conséquent et un temps de pose ++, mais on aperçoit déjà la matière noire.
Bon ciel,
Jean-Philippe