Magnitude et magnitude surfacique

[Newton]

Bonjour à tou(te)s

 

En général, on définit la luminosité d'un objet par sa magnitude et sa magnitude surfacique. J'ai remarqué les choses suivantes:

- un objet avec une magnitude importante (petite valeur de mag ex:M31) de grande taille avait une faible magnitude surfacique (grande valeur) car il est très étendu.

- des nébuleuses planétaires très petites (ex NGC6210 mag=9.7) ont une magnitude faible (grande valeur de mag) mais leur magnitude surfacique est plus importante (mag surf=5.9)

 

J'en déduis donc qu'il y a une relation entre mag, mag surf et taille. Mais quelle est cette relation ? Et comment la mag surf est elle mesurée ?

[thelover3]

ça m'interesse aussi car il m'a posé ce mystère il y a de ça quelques jours dans le train et ... ben je suis né à la Saint GlinGlin, j'ai pas su répondre

[Newton]

Par exmple la tête de cheval: magnitude 11 et magnitude surfacique 20...

[Gibehem]

"La magnitude surfacique correspond à l'éclat moyen de l'objet par minute d'arc carré".

 

'J'observe le ciel profond avec une lunette de 60 mm ou un télescope de 115 mm' - P29/30

 

J.R. GILLIS

 

 

 

['Bruno]

La magnitude surfacique couramment utilisée est la magnitude par minute d'arc carrée. On calcule l'éclat de l'objet correspondant à sa magnitude, puis on divise cette valeur par la surface de l'objet exprimée en minutes d'arc carrées, et pour finir on revient au système des magnitudes.

 

Il y a une formule pour calculer ça, que je ne connais pas par coeur.

[jgricourt]

Citation

Citation

La magnitude surfacique couramment utilisée est la magnitude par minute d'arc carrée. On calcule l'éclat de l'objet correspondant à sa magnitude' date=' puis on divise cette valeur par la surface de l'objet exprimée en minutes d'arc carrées, et pour finir on revient au système des magnitudes.

Il y a une formule pour calculer ça, que je ne connais pas par coeur.

 

 

Je me suis posé la même question un moment et comme j'ai la réponse depuis je la poste ici (ça pourra surement servir):

 

M. Morel de la SAF décrit la méthode dans cet article:

 

Originellement ici : http://astrosurf.com/saf/TEST_M27/TEST_M27.htm

Mais aussi toujours archivé ici: https://web.archive.org/web/20140725093303/http://www.astrosurf.com/saf/TEST_M27/TEST_M27.htm

 

Mais on peut simplifier les expressions de l'article pour obtenir une relation beaucoup plus directe à appliquer:

 

 

où a=demi petit axe petit axe et b=demi grand axe grand axe de l'objet exprimé en arcmin, et mv est la magnitude visuelle de l'objet donnée par les catalogues.

 

Sinon je rajoute aussi la méthode de conversion vers des mag/arcsec2 plus utile pour comparer les valeurs avec les mesures fournies par un SQM par exemple:

 

[Alain 31]

Bonjour,

 

Est-ce que la magnitude surfacique et la magnitude photographique d'un objet sont les mêmes?

 

Merci à ceux qui peuvent m'éclairer...

[Newton]

la magnitude (aussi appelée magnitude apparente, ça dépend de la distance de l'objet), je connais

la magnitude surfacique, je connais aussi (c'est le même principe mais relatif à la surface d'un objet.)

la magnitude absolue, je connais (c'est indépendant de la distance, c'est l'éclat absolu de l'objet).

 

Mais où as tu entendu parlé de magnitude photographique ?

En photographie, on dit parfois qu'on sait "descendre à la magnitude 19". Ca veut dire capturer des objets jusqu'à la magnitude 19. C'est de ça que tu parles ?

Modifié 12 septembre 2011 par Newton

[jgricourt]

Tu peux rajouter la magnitude bolométrique ...

 

La magnitude d'un astre varie selon le capteur utilisé (oeil, matrice CCD, plaque photo etc...) car la sensibilité selon les longueurs d'onde ne sera pas la même. Donc il faut tenir compte des écarts correctifs en utilisant des étoiles de référence.

[Alain 31]

Newton, j'ai entendu parler de magnitude photographique sur plusieurs sites astro et en particulier j'ai relevé par exemple que la magnitude visuelle de M76 vaut sensiblement 10 alors que la magnitude photographique tourne autour de 12.2 (au cinquième paragraphe de cette page) :

 

http://messier.obspm.fr/f/m076.html

[Alain 31]

C'est ce que semble indiquer jgricourt...

['Bruno]

Oui, il y a plein de magnitudes différentes.

 

- La magnitude tout court mesure l'éclat d'un astre.

- La magnitude surfacique, c'est la magnitude par unité de surface. De même que la masse' volumique, c'est la masse par unité de volume.

 

Ça, ce sont deux grandeurs différentes.

 

Ensuite, il y a un tas de magnitudes définies en fonction de récepteur. L'oeil, par exemple, n'est pas sensible à la lumière de la même façon qu'une plaque photographique (je parle de photo argentique). C'est pourquoi on a défini il y a plus d'un siècle la magnitude visuelle et la magnitude photographique :

 

- La magnitude visuelle est celle mesurée par un photomètre qui a les mêmes propriétés que l'oeil.

- La magnitude photograhique est celle mesurée par un photomètre standard sensé simuler la sensibilité d'une plaque photo.

 

Comme la magnitude et la magnitude surfacique sont deux grandeurs différentes, il existe la magnitude visuelle et la magnitude photo, mais aussi la magnitude surfacique visuelle (magnitude visuelle par unité de surface) et la magnitude surfacique photo (magnitude photo par unité de surface).

 

(De même que si la masse inerte et la masse grave étaient différentes, on aurait deux masses, et aussi deux masses volumiques : masse inerte volumique et masse grave volumique.)

 

Aujourd'hui, avec la CCD et les capteurs électroniques, on utilise plutôt le système de magnitudes U, B, V, R, I. La magnitude V est définie par un filtre standardisé qui simule la sensibilité de l'oeil, la magnitude B (bleu) correspond à la photo (la sensibilité de la photo est plus grande que celle de l'oeil dans le bleu), et on a ajouté U = proche ultra-violet, R = rouge, I = proche infra-rouge.

 

Pour donner un exemple parlant, la magnitude surfacique B est utilisée pour définir la dimension des galaxies. Les astronomes tracent les isophotes (courbes de lumière correspondant à une magnitude surfacique donnée) : l'isophote B = 20 (magnitude par seconde d'arc carrée), l'isophote B = 21 et ainsi de suite. Eh bien les dimensions données dans les catalogues modernes sont celles données par l'isophote B = 25. Comme une telle magnitude surfacique n'est guère atteignable que dans les sites des grands observatoires, ça explique que les dimensions données dans les catalogues modernes sont plus grandes (parfois le double) que les dimensions données dans les anciens catalogues établis à partir de l'observation visuelle (comme le catalogue NGC original), et plus grandes que ce que nous révèle l'observation à l'oculaire.

 

Important : pour l'observation visuelle, utilisez les magnitudes visuelles ou V, pas les magnitudes photographiques ou B, car l'écart peut être important (bon exemple avec M76 cité par Alain). Il faut donc savoir quelle magnitude est donnée lorsqu'on consulte un catalogue. Malheureusement certains sites amateurs ne font pas la distinction (même certains logiciels), du coup ça embrouille. (Si M76 est de magnitude 12 visuelle, elle sera hors de portée d'un 115/900, alors qu'avec une magnitude visuelle de 10 ça sera faible mais pas tellement.)

 

Il faut savoir que la plupart des grands catalogues de galaxies ont été établis par examen ou scannage de plaques photograhiques issues de télescopes de Schmidt (celui de Palomar par exemple), c'est pourquoi on pouvait mesurer directement les magnitudes B sur la plaque photo, au chaud dans son bureau (et aussi mesurer l'isophote B25 donc les dimensions de la galaxie), alors que les magnitudes V doivent se faire en ré-observant les galaxies avec un filtre V. C'est sûrement ça qui explique que les magnitudes V ne sont pas renseignées sur toutes les galaxies, contrairement aux magnitudes B, du coup lorsque le catalogue ne donne pas la magnitude V, il faut regarder la B - mais savoir qu'elle sera différente de V.

 

(Quant à la magnitude bolométrique, c'est la magnitude mesurée par un récepteur idéal qui serait sensible à toutes les longueurs d'onde avec une transmission de 100 %. Bien sûr, on peut définir une magnitude surfacique bolométrique (sans doute sans utilité). La magnitude bolométrique est utile en astrophysique parce qu'il me semble que c'est elle qui intervient directement dans les relations masse-luminosité ou période-luminosité des céphéides (ensuite on la transforme en magnitude V ou B pour faire le lien avec les mesures).)

Modifié 12 septembre 2011 par 'Bruno

[jgricourt]

Pour donner un exemple parlant' date=' la magnitude surfacique B est utilisée pour définir la dimension des galaxies. Les astronomes tracent les isophotes (courbes de lumière correspondant à une magnitude surfacique donnée) : l'isophote B = 20 (magnitude par seconde d'arc carrée), l'isophote B = 21 et ainsi de suite.[/quote']

 

Pour info je ne connais qu'un ouvrage montrant les courbes isophote des objets courants du ciel (un peu ancien car datant de 2002).

 

[Newton]

Je me suis posé la même question un moment et comme j'ai la réponse depuis je la poste ici (ça pourra surement servir):

 

M. Morel de la SAF décrit la méthode dans cet article:

 

http://astrosurf.com/saf/TEST_M27/TEST_M27.htm

 

Mais on peut simplifier les expressions de l'article pour obtenir une relation beaucoup plus directe à appliquer:

 

 

où a=demi petit axe et b=demi grand axe de l'objet exprimé en arcmin, et mv est la magnitude visuelle de l'objet donnée par les catalogues.

 

Sinon je rajoute aussi la méthode de conversion vers des mag/arcsec2 plus utile pour comparer les valeurs avec les mesures fournies par un SQM par exemple:

 

Bonjour

 

Merci pour la formule liant m et ms ! Je vais m'en servir pour l'écriture d'un sujet.

Par contre, quand tu dis "demi grand axe", est ce que tu veux dire que c'est la moitié de l'axe et qu'en réalité les axes ont les longueurs 2xa et 2xb ? Je ne pense pas car le caclul que j'ai fait sur 2 galaxies m'a montré que si un objet a une dimension de 20'x10', alors a et b valent 20 et 10. Je dois donc mal interpréter "demi axe".

Tu en pense quoi ?

Modifié 13 septembre 2011 par Newton

[Alain 31]

Pour moi si une galaxie fait 20'x10' a et b valent 10' et 5'.

 

Je me suis amusé à calculer quelle serait la surface d'une galaxie qui aurait la même magnitude visuelle et surfacique.

 

Sauf erreur: ms= mv quand 2,5 log [(pi.a.b)/4] = 0 ---> (pi.a.b)/4 =1 ---> (pi.a.= 4

 

pi.a.b représente la surface de l'ellipse et donc de la galaxie en arcmin^2

 

Pour qu'une galaxie ait une même valeur en magnitude visuelle et surfacique il faudrait que sa surface soit de 4 arcmin^2

Modifié 13 septembre 2011 par Alain 31

['Bruno]

Attention : la distinction n'est pas entre magnitude visuelle et magnitude surfacique, mais entre magnitude (tout court) et magnitude surfacique. Ces deux magnitudes (la tout court et la surfacique) peuvent être visuelles, photographiques, bolométriques, etc.

 

Par définition de la magnitude surfacique exprimée en minutes d'arc carrées, pour que la magnitude et la magnitude surfacique soient identiques, il faut que la galaxie fasse une minute d'arc carrée.

 

Du coup je pense que dans la formule, il faut utiliser a et b comme étant les grand et petit axes de la galaxie - ce sont d'ailleurs les valeurs couramment données dans les catalogues. C'est dans ce cas là que (pi.a.b/4) représente bien l'aire de la galaxie. Donc si une galaxie fait 20'x10', a=20 et b=10.

[Newton]

Pour moi si une galaxie fait 20'x10' a et b valent 10' et 5'.

 

Je me suis amusé à calculer quelle serait la surface d'une galaxie qui aurait la même magnitude visuelle et surfacique.

 

Sauf erreur: ms= mv quand 2,5 log [(pi.a.b)/4] = 0 ---> (pi.a.b)/4 =1 ---> (pi.a.= 4

 

pi.a.b représente la surface de l'ellipse et donc de la galaxie en arcmin^2

 

Pour qu'une galaxie ait une même valeur en magnitude visuelle et surfacique il faudrait que sa surface soit de 4 arcmin^2

Si c'est ça les demi axes, alors ça ne fonctionne pas:

ex: M33

dimension 69x42, m=5.7. ms=14.2 (données catalogue NGC)

- le caclul avec a et b égaux à 69 et 42 donne ms=14.1

- le calcul avec a et b égaux à 34.5 et 21 donne ms= 12.6

Ca se vérifie aussi sur d'autres objets.

[Alain 31]

C'est quoi une magnitude "tout court"

 

Dans les formules données par Jgricourt on parle de demi petit axe et demi grand axe.

Ce n'est pas bon?

Il faut considérer les axes en entier?

Modifié 13 septembre 2011 par Alain 31

[Newton]

Donc si une galaxie fait 20'x10', a=20 et b=10.

Confirmé par les calculs sur plusieurs objets.

[Alain 31]

Ah ok si a et b représentent les demi axes on a:

 

2,5 log [pi.2a.2b/4]= 0 ----> pi.a.b = 1

 

Et la surface est bien de 1 arcmn^2

Modifié 13 septembre 2011 par Alain 31

[jgricourt]

Oui il s'agit bien du grand axe et du petit axe bien sûr ! (désolé pour la confusion occasionnée ...). Sinon pour les matheux on re-démontre cette formule en définissant l’éclat surfacique comme étant l'éclat ponctuel divisé par l'angle solide interceptant l'objet dans le ciel.

Modifié 13 septembre 2011 par jgricourt

['Bruno]

C'est quoi une magnitude "tout court"

C'est comme une masse tout court, une longueur tout court, une durée tout court...

 

(Si ce n'est pas plus clair, voir détails dans le message n°12.)

[antoinebba]

Bonsoir

Je cherche la magnitude surfacique de m81 et là il y a quelques petites différence entre stélarium et carte du ciel et wikipédia.

 

• Carte du ciel donne 22.78 mag/arcsec2 pour une taille de 21.6'*11.3'   cela donne selon la formule qu'à donné jgricourt  13.59 mag/ar'2 soit 22.49 selon la formule de jiricout ms en mas2=mag/minute2+8.89  il y a 0.3 d'écart
• stelarium  lui donne 13.13 mag/ arcmin2  soit 22.02 mag/ arc sec2 mais avec la dimension donnée 26'54" et 14"05" donne une magnitude surfacique de 22.015 mag/arcsec2
• sur wikipedia la dimension est 24,9′ × 11,5′  Une nouvelle dimension La magnitude surfacique est alors de 21.76 mag/arcsec2

5 chiffres différents dimensions différentes ? Il faudrait se mettre d'accord

Mais je trouve qu'entre 21.76 et 22.78 il y a une grosse différence ?

 

Y a t'il d'autres références plus sure que tout cela?

 

Modifié 14 mai 2020 par antoinebba

['Bruno]

À tous les coups il y a dans le lot une magnitude surfacique B et une magnitude surfacique V.

 

Tiens, je vais vérifier ça...

 

En V, c'est 13,0 d'après le catalogue RC3. C'est aussi celle que je trouve dans le Night Sky Observer's Guide, qui est une référence sérieuse (ne confond pas magnitudes V et B). Donc c'est compatible avec 13,1. Par ailleurs son B-V est de 0,95 donc l'écart entre la magnitude surfacique V et la magnitude surfacique B est forcément du même ordre.

 

Le 14/05/2020 à 21:22, antoinebba a dit :

5 chiffres différents dimensions différentes ?

 

Ça dépend comment elles sont calculées. Les limites des galaxies n'existent pas : la luminosité décroît vers l'extérieur en se diluant dans la fond du ciel. Le catalogue RC3, par exemple, calcule les limites des galaxies avec l'isophote B25 (voir mon message plus haut). Il me semblait que c'était une méthode standard, mais ça se trouve il y en a d'autres.

[antoinebba]

Merci pour l'info cela n'a pas l'air si simple. Je n'ai apparemment pas trouvé ni dans stélarium l'origine de la magnitude  qu'ils indiquent:   magnitude V B ou autre  ou sur tout le spectre visuel en référence à la magnitude 0 de véga ou autre? Pour carte du ciel la source est indiquée : catalogue OpenNGC mais que je ne retrouve pas sur la liste des catalogues astro sur https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_astronomical_catalogues.

Modifié 19 mai 2020 par antoinebba