spectro Rotation de Jupiter

[gabal]

Un exercice de mesure de la vitesse de rotation de Jupiter à l'équateur. Cet exercice a été fait durant la spectro party à l'OHP cette dernière semaine.

Technique instrumentale : Le spectro lhiresIII, 2400 tt/mm, fente placé sur l'équateur de Jupiter. On voit très bien les bandes nuages des zones tempérées nord et sud sur l'image se réfléchissant sur la fente.

En quelques dixième de secondes de pose on obtient ça (réduction à 60%), le spectre 2D centré sur h-alpha de la lumière solaire réfléchie par juju/:

C'est déjà plein d'information et très jolis .

L'analyse rapide montre des raies droite et des raies penchées.

Les raies droites sont des raies telluriques, de notre atmosphère, qui tourne en même temps que nous et ne donne pas de décalage doppler par rapport à l'observateur pour les raies observée, la plupart sont H2O.

Les raies penchée sont celle du spectre solaire réfléchies par l'atmosphère de Jupiter et subissant le décalage doppler entre la partie de Jupiter qui s'approche de nous et celle qui s'éloigne en tournant sur son axe.

On calibre le spectre sur les raies telluriques, bien fixe et connues, ici centré sur le h-alpha, la résolution est de 0,8 A/pixels :

La mesure de la demi largeur de la raie alpha, depuis son centre jusqu'à celle de l'eau qui la borde permet donne 1,23 A. La pleine largeur de raie est donc de 2,46 A.

La formule du décalage doppler donne pour un décalage de 2,46 A à 6562,8 A soit une vitesse radiale de 11,2 Km/s. La réalité est de 13 Km/s.

L'erreur sur la mesure provient à la fois de facteurs instrumentaux et de la méthode :

l'erreur de placement de la fente, de sa finesse, de la difficulté à mesurer le spectre sur tout le diamètre équatorial, l'atmosphère de Jupiter ne présentant pas de bord net sur le spectre. De même le relevé du delta lambda sur le spectre se passe par une lecture directe dont la précision dépend de la résolution du spectre. Difficile aussi d'évaluer la largeur de la raie par rapport au continuum, heureusement qu'une raie tellurique bordait un des pieds de la raie.

On ne tient pas compte du déplacement relatif de l'observateur par rapport à juju. Mais ça reste une manip intéressante à faire, que l'on peut reproduire sur toutes les planètes du système solaire, dés lors qu'elles ont une rotation rapide, ici avec un lire III on peut résoudre des Vr de l'ordre de 4,5 km/s. Les anneaux de saturne sont interressant aussi.

 

Edit :

je me suis archi planté dans les calculs, juste un facteur dix, j'ai mélangé nm et A, c'est donc 112 km/s que je mesure en Vr par cette méthode sur la raie qu'il convient, vous l'apprendrez par la suite de diviser par 4 pour obtenir la Vr soit 28km/s. La précison n'est pas du tout bonne et la bonne méthode est celle indiqué par O.Thizy plus bas. Une mesure sur le spectre 2D, en pixel, en prenant une raie plus fine que le h-alpha, j'arrive alors aux 11 km/s.

[gabal]

Je trouve ce spectre tellement parlant que je me permet de le mettre en grand. On voit bien les raies droite dues à l'atmosphère terrestre et celle penchée de jupiter. C'est du concret et vive l'H2O !

[Maitre Rubhan]

Le spectre est superbe, mais y'a un truc qui m'intrigue sur le calcul:

 

-Un côté de Jupiter s'approche de nous à 13km/s, l'autre s'éloigne à 13km/s. Donc 26 km/s de l'un par rapport à l'autre.

 

-Doppler: delta(lambda)/lambda = v/c: à 6569A, delta (lambda) = 0,6A environ.

 

-Donc, normalement 0,6A de décalage entre le haut et le bas de la raie inclinée...

 

Où est-ce que je me gourre??

 

A+

Phil

[Olivier Thizy]

Le spectre est superbe, mais y'a un truc qui m'intrigue sur le calcul:

 

-Un côté de Jupiter s'approche de nous à 13km/s, l'autre s'éloigne à 13km/s. Donc 26 km/s de l'un par rapport à l'autre.

 

-Doppler: delta(lambda)/lambda = v/c: à 6569A, delta (lambda) = 0,6A environ.

 

-Donc, normalement 0,6A de décalage entre le haut et le bas de la raie inclinée...

 

Où est-ce que je me gourre??

 

A+

Phil

 

 

 

Bonjour,

 

 

En fait, il faut même multiplier cela par deux car la lumière subit l'effet Doppler quand elle "arrive" sur Jupiter mais aussi quand elle en "part". Il y a un double effet:

 

-doublement de l'effet car la lumière est réfléchie (ce serait différent si elle était émise par jupiter)

-dédoublement car il y a en effet un bord qui s'approche et un bord qui s'éloigne

 

 

En fait, il ne faut pas mesurer la largeur de la raie mais le décalage entre le profile spectral d'un bord et l'autre. Il suffit de mesurer au moisn au curseur et au pixel près la position de la raie en haut et en bas. Pour cela, certaines raies sont plus fines et la mesure plus précise que Halpha qui est une raie naturellement large (effet Stark).

 

Ensuite, transformer la mesure en longueur d'onde en utilisant la dispersion de son système (spectro + caméra).

 

Enfin, transformer cela en vitesse radiale et diviser par 4 pour obtenir la vitesse projetée sur l'axe de visé. Comme Jupiter est très bien placé en ce moment, on a directement la vitesse de rotation au bord de Jupiter à l'équateur.

 

 

Cordialement,

Olivier Thizy

Vous ne verrez plus des étoiles comme avant !

http://www.shelyak.com/fr/

[gabal]

Par cette dernière méthode je trouve avec un décalage de 12 pixels entre le haut et le bas d'une raie plus fine dans le rouge (6568) que h alpha (6563) avec 0,08 A/pixel soit un décalage de 0,96 A. Ce qui soit dit en passant revient au même que de mesurer la largeur de la raie sur le spectre 1D (?). Donc une Vr correspondante à 43,9 Km/s que l'on divise par 4 car la lumière est réflechie et provient des deux bords du disque soit 11 Km/s.

C'est quand même bizarre de tomber sur le même résultat en faisant la mesure de la demi largeur multiplié par deux sur le spectre 1D. Le bining de 2D à 1D n'y serait il pas pour quelques chose, en perdant une dimension ? Oû alors c'est un coup de bol...Vais prendre un café et mesurer mes étagères...

Edit: c'était du bol car j'avis oublié un facteur 10 dans la conversion nm/A. On arrive alors avec la méthode sur le spectre 1D en tête de post à 28 km/s pour le h-alpha.

[Maitre Rubhan]

Par cette dernière méthode je trouve avec un décalage de 12 pixels entre le haut et le bas d'une raie plus fine dans le rouge (6568) que h alpha (6563) avec 0,08 A/pixel soit un décalage de 0,96 A. Ce qui soit dit en passant revient au même que de mesurer la largeur de la raie sur le spectre 1D. Donc une Vr correspondante à 43,9 Km/s que l'on divise par 4 car la lumière est réflechie et provient des deux bords du disque soit 11 Km/s.

C'est quand même bizarre de tomber sur le même résultat en faisant la mesure de la demi largeur multiplié par deux sur le spectre 1D. Le bining de 2D à 1D n'y serait il pas pour quelques chose, en perdant une dimension ? Oû alors c'est un coup de bol...Vais prendre un café et mesurer mes étagères...

 

 

-Ah! 0,08 A/px et pas 0,8A/px. Je comprends mieux. Là, je suis d'accord. Ca marche à peu près avec la largeur de raie, seulement parce que ta raie Halpha à son pied qui touche une raie atmosphérique. Coïncidence. Sinon, c'est bien le décalage entre le haut et le pied qu'il faut mesurer...

 

-Très sympa cette manip, mais il faut de la résolution...

 

A+

Phil

[gabal]

Et encore 0,08 c'est pas le top, j'ai eu un peu mieux par la suite durant le stage. Certains on essayé de faire ça sur mars et même sur venus , je ne dirais pas qui...quoique ?