Olivier Thizy Stage CCD 15 Décembre Centre Astro St Michel --
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- Emmanuel Dumais
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1 Spectrographie Haute-Résolution Olivier Thizy Stage CCD 15 Décembre Centre Astro St Michel --
2 Le menu... C'est quoi un spectre? Rappels théoriques Le Lhires III Quelques projets Conclusion
3 C'est quoi un «spectre»? Fente Objet ponctuel (ex: étoile) Objet étalé (ex: Soleil)
4 2D / 1D? L'extraction du spectre passe du spectre 2D (image) au spectre 1D (courbe. Une coupe simple ne suffit pas (mauvais rapport signal/bruit) L'extraction optimisée est faite dans la plupart des logiciels (ex: L_OPT dans IRIS)
5 Résolution? Basse résolution (réseau 150 t/mm) Comparaison entre un spectre de Véga en basse résolution (150tt/mm) et en haute résolution (2400tt/mm). Basse résolution: Forme générale Profil de Planck Haute résolution Profil de raies (Profil de Voigt...) FWHM Largeur Equivalente Haute résolution (réseau 2400 t/mm)
6 Lois de Kirchhoff Un gaz à pression élevé, un liquide ou un solide, s'ils sont chauffés, émettent un rayonnement continu qui contient toutes les couleurs; 2 Un gaz à basse pression et basse température, s'il est situé entre une source de rayonnement continu et un observateur, absorbe certaines couleurs (spectre de raies en absorption). 3 Un gaz chaud à basse pression émet un rayonnement uniquement pour certaines couleurs (spectre de raies en émission)
7 Profil de corps noir 1 Profil de Plank K Intensité K K K Longueur d'onde (angstroms)
8 Spectre électromagnétique...
9 Informations du profil Loi de Stefan: Intensité = Constante * T4 Loi de Wien: λ max * Temperature = Constante (2900 µm.k) ==>Température = Couleur!!! Domaine Visible = nm (4000A-7000A)
10 Diagramme H-R
11 2 Raies d'absorption Le spectre stellaire a la forme (continuum) d un spectre de corps noir L atmosphère, plus froide, absorbe certaines longueurs d ondes
12 Raies en émission 3 Les lampes de calibration (ici: lampe de Néon interne au Lhires III) forment des raies en émission.
13 fente Exemple de raies en émission Le spectre d une nébuleuse planétaire est en émission
14 Raies d'absorption/émission Energie = h * ν = h *c / λ
15 Table des éléments
16 Intensité relative des éléments
17 Effet Doppler λ λ λ+ Eloignement des galaxies = décalage vers le rouge (red shift) = c
18 En résumé... La lumière venant des étoiles nous renseigne sur: leur température [profil général] leur composition et les conditions physiques d'excitation ou d'ionisation (donc de température) [présence de raies] La composition chimique quantitative, la pression, la gravité de l'étoile [intensité des raies] Les déplacements [effet Doppler] Eloignement ou de rapprochement (vitesse radiale) Rotation Expansion 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 18
19 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 19
20 Caractéristiques Spectrographe de type Littrow Haute Résolution ( λ/λ de autour de Hα) Dispersion de 0.01nm (caméra de 9µm) Optimisé pour un instrument ouvert à f/10 Adaptable à tout type d'instruments Adaptation à différents types de détecteurs: caméras CCD, Appareil Photographiques Numériques, webcam... Fente réfléchissante pour un guidage précis Compact (250mm x 200mm x 83mm) et léger (1.6kg) Supports et réseaux complémentaires en option pour adapter la résolution à son projet Visuel sur le Soleil pour des animations 04/12/06 (c) Shelyak Instruments Utilisable en spectro-héliographie 20
21 Le Lhires III 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 21
22 Acquisition des spectres 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 22
23 Traitement des spectres 2D 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 23
24 Traitement et analyse des spectres 1D 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 24
25 Ordres de grandeurs 1 Å = 0,1 nm = 50km/sec Spectre visible: Å ( nm) Sensibilité des CCD: Å Dispersion (Hα) Ǻ/pix km/s Pouvoir de résolution Champ Magnitude limite Ǻ Réseau utilisé Lhires III t/mm ,1 0,3 0,7 1,5 3, 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 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 25
26 Quelques projets 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) 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 26
27 1 - Observation visuelle du spectre solaire 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 27
28 2 - Spectro-Héliographie 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 28
29 3 Spectres stellaires: Classification A0 Be M5 C8 Lhires III (150tt/mm) EOS 300D Poses de 30 sec Sans ordinateur! Oh-Be-A-Fine-Girl-Kiss-Me 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 29
30 4 Spectres stellaires: Profils de raies 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 30
31 5 Novae: vitesse d'éjection de l'enveloppe Nova: V4743 Sgr 50 Å 2500 km/s 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 31
32 6 Vitesses radiales d'étoiles Spectres comparés de SAO104807, Altair, et SAO /12/06 (c) Shelyak Instruments 32
33 7 Vitesse de la Terre... Masse du Soleil T =2 2 T = a V 4 2 G m1 m2 a 3 En juillet... Terre a Soleil V = 30 km/s (+6 pixels) m1 En janvier... 04/12/06 V = 30 km/s (-6 pixels) Terre (c) Shelyak Instruments m2 33
34 8 Rotation de Jupiter et Saturne 2 T = Cas de Saturne: Décalage = 7 pixels = 8,8 km/s Période de 10,6 h >> Rayon = km >> Distance de la terre! Par les anneaux... Masse! >> Densité! 4 2 G m1 m2 a = c (c) Shelyak Instruments pas de manière solide 34!...04/12/06 et on prouve que les anneaux ne tournent 3
35 9 Binaires spectroscopiques Beta Auriga 2 spectres à 72h d'intervalle Par la troisième loi de Kepler, on peut facilement remonter au rapport de masse des deux étoiles! 04/12/06 57 Cyg (C. Buil) (c) Shelyak Instruments 35
36 10 Rotation stellaire: V.sin(i) v.sin(i) = 330km/s v.sin(i) = 0km/s 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 36
37 11 Etoiles Be (programme Corot!) Magnétisme, ou Pulsations? Vos mesures permettront de trancher! Collaboration Amateurs - Professionnels 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 37
38 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 - Me contacter: olivier.thizy@shelyak.com!!! 04/12/06 (c) Shelyak Instruments 38
39 Quelques liens utiles Groupe ARAS: Liste Spectro-L: Site Iris: Iris / SPIris: VisualSpec: Audela: Prism: BeSS:... Bientôt en ligne! Projet Corot: CDS Strasbourg ADS (articles)
40 Quelques livres utiles Astronomie Astrophysique Introduction. Agnès Acker, édition Dunod (4è édition) Excellent livre de cours avec des projets toutes les pages! Un must!!! Stars and their spectra; James B Kaler, édition Cambridge [anglais] Un très bon livre qui parcours le diagramme HR en présentant les caractéristiques spectrales. A avoir dans sa bibliothèque si vous lisez l'anglais!!! Astronomie Méthodes et Calculs (exercices corrigés); Agnès Acker et Carlos Jaschek, édition Masson (3è édition).
41 Merci!
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