champ de vitesse - Université de Laval
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Comment peut-on étudier la<br />
cinématique <strong>de</strong>s galaxies ?<br />
Julie Hlavacek-Larrondo<br />
Département <strong>de</strong> physique, <strong>Université</strong> <strong>de</strong> Montréal<br />
Superviseur : Dr. Clau<strong>de</strong> Carignan
Plan<br />
Objectif : Extraire l’information nécessaire pour comprendre<br />
la structure dynamique générale <strong>de</strong> la galaxie (mais aussi<br />
ses propriétés asymétriques).<br />
I. Obtenir le <strong>champ</strong> <strong>de</strong> <strong>vitesse</strong><br />
II. Extraire les paramètres cinématiques, ainsi que la<br />
courbe <strong>de</strong> rotation<br />
III. Analyser les résultats
I. Obtenir le <strong>champ</strong> <strong>de</strong> <strong>vitesse</strong><br />
• Champ <strong>de</strong> <strong>vitesse</strong> :<br />
image 3D <strong>de</strong> la galaxie<br />
(photo 2D + spectre en chaque pixel)<br />
• Étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> le raie H� (Effet Doppler)<br />
� Raie d’émission à 6563 Å (source au repos)<br />
� Révèle la présence <strong>de</strong> régions HII (jeunes étoiles<br />
émettent <strong>de</strong> la radiation UV qui ionise le gaz ;<br />
ce gaz finit par se recombiner en émettant du H�)
1. Observations<br />
Fabry-Pérot<br />
(interférométrie)<br />
Comment ?<br />
2. Réduction <strong>de</strong>s données : Logiciel ADHOCw<br />
http://www.oamp.fr/adhoc/<br />
Interferometry Group, Laboratoire d'Astrophysique <strong>de</strong> Marseille (France)
Étapes <strong>de</strong> la réduction<br />
1. Calibrage <strong>de</strong>s données<br />
(lampe Néon)<br />
2. Smoothing spectrale<br />
- Type Hanning<br />
(0.25 – 0.5 – 1.0 – 0.5 – 0.25)<br />
- Type gaussien est trop fort<br />
3. Soustraction du ciel<br />
4. Smoothing spatiale<br />
- Rend l’image plus uniforme<br />
- Type gaussien<br />
(w � = 2 pixels)
5. Extraction du <strong>champ</strong> <strong>de</strong> <strong>vitesse</strong> et <strong>de</strong> la carte<br />
monochromatique (flux intégré)<br />
Nous obtenons un <strong>champ</strong> <strong>de</strong> <strong>vitesse</strong> RADIALE
II. Extraire les paramètres cinématiques,<br />
ainsi que la courbe <strong>de</strong> rotation<br />
Pour étudier la cinématique, il faut déterminer<br />
la <strong>vitesse</strong> <strong>de</strong> ROTATION à partir <strong>de</strong> la <strong>vitesse</strong> RADIALE.<br />
GIPSY (Groningen Image Processing System)
GIPSY<br />
(Allen et al. 1985)<br />
Permet une analyse spectrale détaillée<br />
Initialement conçut pour les données HI (21 cm)<br />
• Sous-routine ROTCUR : (Begeman, 1992)<br />
dérive les paramètres cinématiques du <strong>champ</strong> <strong>de</strong> <strong>vitesse</strong> en lui<br />
ajustant <strong>de</strong>s anneaux inclinés (incluant la <strong>vitesse</strong> <strong>de</strong> rotation).<br />
• Paramètres cinématiques : (en fonction du rayon <strong>de</strong> l’anneau)<br />
- Vitesse systémique (V o , <strong>vitesse</strong> du centre dynamique <strong>de</strong> la galaxie<br />
par rapport au soleil)<br />
- Centre dynamique (xo, yo)<br />
- Inclinaison (i, angle entre la normale du plan <strong>de</strong> la galaxie et notre<br />
ligne <strong>de</strong> visée)<br />
- Angle <strong>de</strong> position du grand axe (�)<br />
- Vitesse <strong>de</strong> rotation (V rot )
Pourquoi ses paramètres ?<br />
Vo(r) (xo(r), yo (r)) i(r) pa(r) Vrot(r)<br />
V(x,y) = Vitesse radiale observée<br />
V(x,y) = Vo + Vrot(r)sin(i)cos(�)<br />
+ V exp (r)sin(i)sin(�)<br />
cos(�) = ( -(x-xo)sin(�) + (y-yo)cos(�) ) / r<br />
sin(�) = ( -(x-xo)cos(�) - (y-yo)sin(�) ) / rcos(i)
GIPSY, task ROTCUR<br />
• Ajustement d’anneaux inclinés au <strong>champ</strong><br />
<strong>de</strong> <strong>vitesse</strong><br />
• Les anneaux sont circulaires<br />
• Les anneaux sont indépendants l’un par<br />
rapport aux autres<br />
• Métho<strong>de</strong> d’ajustement <strong>de</strong>s moindres carrés<br />
• Tient compte <strong>de</strong>s effets <strong>de</strong> projections (paramètres ajustable -<br />
Free angle)<br />
• Maximise les points autour du grand axe («weighting function»)<br />
(les anneaux peuvent se superposer autour du petit axe)<br />
• Paramètres initiaux : valeurs photométrique
Métho<strong>de</strong> générale<br />
1. Détermine le centre dynamique (xo,yo) et la<br />
<strong>vitesse</strong> systémique (Vo)<br />
- En générale, ses paramètres ne dépen<strong>de</strong>nt pas du rayon (ils<br />
dépen<strong>de</strong>nt uniquement sur la symétrie <strong>de</strong> notre <strong>champ</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>vitesse</strong>)<br />
2. Détermine i et PA<br />
(both si<strong>de</strong>s, approaching, receding)<br />
3. Extraction <strong>de</strong> la courbe <strong>de</strong> rotation<br />
(V rot versus r)
Résultats :<br />
NGC 247 et NGC 300
III. Analyse <strong>de</strong>s résultats<br />
• Présence d’une barre ?<br />
• Mouvement non-circulaire : « bubbles » ?<br />
• Analyse harmonique, pour étudier le caractère<br />
« lopsi<strong>de</strong>d » <strong>de</strong>s galaxies.<br />
• Analyse <strong>de</strong>s modèles <strong>de</strong> masse.
Merci !<br />
Et bonne soirée !