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lionello

Etoile Be et vitesse de rotation

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Bonjour,

 

Voici un spectre de Phi Persei (HD 10516), une étoile de type Be, massive et présentant des raies en émission.

Les raies en émission indiquent la présence de gaz excité dans son environnement proche. Les étoiles Be sont en effet entourées par un disque de poussières et présentent une vitesse de rotation très rapide (plusieurs centaines de km/s).

 

J'ai essayé de retrouver la vitesse de rotation du disque autour de l'étoile grâce au spectre ci-dessous (Alpy 600, Nexton 200 F/5, atik414 EX).

 

 

5be32fdb8a43f_phiperseispectre.png.fc6925f425f5c9db01ed79ed1e2610c4.png

Sur le spectre on distingue 2 pics en émission, les raies Halpha et Hbéta. D'autres raies en absorption sont visibles dans le bleu (< 4500 A). Il s'agit pour la plupart, des raies de l'hydrogène de la série de Balmer liées à l'étoile.

 

On ne peut mesurer que la vitesse apparente du disque autour de l'étoile (v sin i) puisqu'on ne connait pas l'angle que forme l'axe de rotation de l'étoile par rapport à nous.

 

V_sin_i.png

 

La vitesse apparente du disque est reliée à la FWHM des raies en émission.

On peut l'évaluer grâce aux relations suivantes issues de [1] :

v sin i = (FWHM_corr_Ha - 50) / 1,4

v sin i = (FWHM_corr_Hb - 30) / 1,2

FWHM_corr est la FWHM de la raie mesurée et corrigée par la dispersion générée par l'instrument.

FWHM_corr_Ha = (FWHM_Ha² - FWHM_instrum²)^0,5

 

Pour la raie Ha, théoriquement le spectroscope Alpy600 devrait donner une FWHM_instrum de 10,9 A.

En réalité la correction à apporter est plus importante. J'ai mesuré 8 raies isolées et non saturées de la lampe de calibration Ne-Ar dans une gamme de longueur de d'ondes entre 6000-7000 A représentative de la raie Ha.

J'en ai fait la moyenne : 11,5 A.

Je n'ai pu évaluer la correction à apporter à la raie Hb qu'à partir d'une seule raie de la lampe Ne-Ar (4158 A) dont la FWHM était de 9,7 A.

La mesure de FWHM n'est pas très précise, plusieurs mesures conduisent à des valeurs différentes (variations entre 0,1 A et 0,2 A).

 

Les FWHM_Ha et FWHM_Hb mesurées sur le spectre sont respectivement de 15,56 et 12,82 A.

 

L'application donne :

Pour la raie Ha : v sin i = 307 km/s

Pour la raie Hb : v sin i = 403 km/s

L'incertitude doit être d'environ 100 km/s.

 

Les résultats ne sont pas si loin des valeurs de la littérature (2002) qui donne une vitesse de rotation du disque entourant l'étoile de 410 km/s [2].

 

Je ne sais pas si je suis tombé sur ces valeurs par un coup de bol ou si les mesures sont vraiment représentatives !

Si ce n'est pas un coup de bol, le niveau d'infos qu'on peut tirer d'un spectre réalisé en 10 minutes est quand même hallucinant !

 

 

[1] : http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi- ... etype=.pdf :

[2] : http://iopscience.iop.org/article/10.1086/340590/pdf

Edited by lionello

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Sympa, comme mesure.

Comme pour mes céphéides, y'a pas de raison que tes mesures correspondent aux mesures professionnelles uniquement par hasard.
Ca me rappelle un vieux stage de maîtrise que j'avais fait sur les étoiles Be, mais j'avais pas pu en tirer grand chose.
Sinon, le spectre n'apparaît pas chez moi...

Matthieu

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Salut Matthieu,

 

Voilà le spectre devrait s'afficher maintenant.

 

Ah bon dommage pour ton stage, qu'est-ce-qui avait merdé ?

 

Pour mes mesures, je disais ça car en mesurant la FWHM des raies [OIII] sur un spectre de m76, je suis tombé sur des valeurs aberrantes.

J'imagine qu'il est possible de mesurer l'expansion de la nébuleuse planétaire (qq dizaines de km/s) grâce à la FWHM des raies ?

Vu la résolution de l'alpy je n'aurais pas dû avoir une FWHM différente de la FWHM instrumentale...  mais ça n'a pas été le cas, elle était très importante.

Alors je me demande si ces mesures sur Phi Persei sont réellement pertinentes au pas ! :)

 

 

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Salut Lionel,

 

En ce qui concerne l'étude des étoiles Be, ce que l'on recherche c'est :

- Détecter les outbursts et voir leurs évolutions dans le temps voir leur période :

https://www.shelyak.com/la-chasse-aux-outbursts-detoiles-be/

- Mesurer les variations des pics V et R et leur rapport V/R ce qui permet de mettre en évidence la matière en rotation autours de l'étoile  comme ici sur une étude de  Pi Aqr :

https://arxiv.org/abs/1310.6499

 

La mesure des variations des largeurs de raies sont intéressantes  sur certaines Be comme Phi And, Lam Cyg, Phi Per, V442 And, Pi Aqr, 28 Cyg, Del Sco, mais en haute résolution de façon à avoir une précision de mesure plus grande sur les variations qui restent très faible par rapport à ce qu'un Alpy peut apporter. Donc pour de genre de mesure un LHIRES III Avec une résolution >10000 reste nécessaire.

 

Par contre avec un Alpy, il y a plein d'étoiles Be faibles qui n'ont pas encore de spectres dans la base Bess (magnitude > 8-9) et qui permet d'avoir l'état d'une Be à un instant T.

A voir dans :

http://basebe.obspm.fr/basebe/

 

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Il y a 4 heures, lionello a dit :

Ah bon dommage pour ton stage, qu'est-ce-qui avait merdé ?

Oh, juste une mauvaise résolution des spectres, si je me souviens bien. Ca devait être 2 spectres mesurés en retournant le spectro de 180°, ou un truc comme ça, puis une intercorrélation des 2 spectres pour voir des effets relatifs. Mais les 2 spectres n'étaient pas comparables, donc ça n'a pas donné quelque chose de probant.

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Salut Olivier,

Bonne idée les faibles Be.

Leur faible luminosité n'est vraiment pas accessible aux spectros de plus haute résolution ? 

Pour Phi Persei, j'ai pris un des derniers spectres haute résolution disponible dans BeSS. La mesure sur B et V permet de retrouver le bon ordre de grandeur de la  vitesse de rotation du disque.

 

Matthieu, oui pas de chance, j'ai quelques souvenirs de TP qui ont mal tourné aussi :).

 

a+

 

 

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Bonjour lionello,

 

Bon tu ne chômes pas et c'est toujours intéressant.

Tu as raison de douter des résultats obtenus grâce aux FWHM.

Ils sont peut-être dans la plage attendue mais dans une démarche à caractère scientifique, il faut douter de tout.

 

Une manip intéressante concernant ces FWHM obtenues ici avec l'ALPY600 serait de les mesurer sur une variété d'étoiles des plus classiques afin d'étudier la dispersion de ces FWHM sur des raies stables et connues.

Ceci permettrait sur plusieurs sorties d'avoir une bonne idée des limites de son set-up en termes de résolution spectacles et de la reproductibilité de cette mesure.

Dans le cas idéal, les problèmes de guidage ou autres, ne devraient pas limiter la résolution du spectro avec la fente utilisée.

 

Lucien

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