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Raies spectrales O B A F G K M

PostPosted: Sun Sep 09, 2018 5:22 pm
by etienne bertrand
Voici deux images pour mieux comprendre la classification spectrale.
(N’hésitez pas à commenter, corriger si j'ai fait des erreurs, le but est de comprendre un peu plus les spectres que l'on fait avec les spectros ou que l'on observe).

La 1ere image rassemble les types spectraux O B A F G K M sur l'étendu spectrale couverte par l'Alpy600 ~3700A - 7500A.
L'intensité des raies spectrales varie avec la température passant à un maximum d'intensité vers 9000K (spectre A).
A des températures plus basses, il y a moins d'énergie disponible pour exciter les raies, tandis qu'à des températures plus élevées, l'hydrogène commence à être ionisé, ce qui atténue les raies. (livre "Astronomie et Astrophysique").
On remarque aussi à partir de la classification spectrale F l'apparition et l'intensification des raies H&K CaII. A partir de la classification spectrale G les raies métalliques sont de plus en plus présentes.
Image

Deuxième image est un zoom sur la raie H alpha des types spectraux O B A F G K M. Spectre que l'on obtient alors avec un LhiresIII (réseau 2400).
On retrouve le descriptif sur l'intensité et profondeurs des raies.
A noter l'élargissement de la raie H alpha qui a un maximum pour le spectre A. (Il me semble que) cela est du à la pression de l'étoile.
Image

Re: Raies spectrales O B A F G K M

PostPosted: Thu Sep 13, 2018 6:54 am
by Erik Bryssinck
Hi Etienne,

very nice presentation of this overview of the star classification and their spectral characteristics and also a carbon star. Nice work !

best regards
Erik

Re: Raies spectrales O B A F G K M

PostPosted: Fri Sep 14, 2018 5:04 pm
by etienne bertrand
Merci Erik.
Un bon livre que j'ai trouvé tout au fond de la bibliothèque de mon club d'astronomie, écrit en français et qui explique bien l'histoire liée entre physique quantique et spectroscopie est celui-ci :
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Re: Raies spectrales O B A F G K M

PostPosted: Mon Sep 17, 2018 2:32 pm
by Benjamin Mauclaire
Bonjour Etienne,

Effectivement l'intensité des raies est modulée par le nombre d'atomes qui sont ionisés ainsi qu'une température minimal pour les exciter.

Bien sûr la pression influence la largeur des raies mesurable en haute résolution.
Mais c'est d'abord la vitesse de rotation propre de l'etoile qui un effet le plus visible sur l'élargissement. La densité et l'expansion de l'amosphère sont aussi des facteurs d'élargissement.
Il faudrait donc d'abord verifier la vistesse de roation propre des étoiles dont tu as fait le spectre pour connaître l'origine de l'élargissement.

Les raies sont constituées d'un centre gaussien et d'ailes Lorentziennes :

- Profil gaussien : largeur Doppler (agitation atmique)
* Largeur naturelle (pricnipe d'incertitude d'Heinsenger) : 2.7x10^-5 A (non mesurable pour nous)
* Influence de la température : 2.6x10^-2 A (raie Ca 422 nm a 3000 K)
- Profil Lorentzien : collisions atomiques
* Influence de la pression : 2.7x10^-2 A (raie Ca 422 nm)
=> Combinaison des 2 profils = profil de Voigt : ailes larges (Lorentz) et fond arrondi (gaussien)

Une vitesse de rotation de 100 km/s engendre un elargissement sur Ha de 2.2 A !
DeltaLambda=Vr/c*Lambda
Ce phenomene est donc dominant lorsqu'il est present.

Benji

Re: Raies spectrales O B A F G K M

PostPosted: Tue Sep 18, 2018 12:15 am
by Robin Leadbeater
Hello Benji,Etienne

Rotation dominates the width of the metal lines but surface gravity (pressure) dominates in the Balmer lines. Rotation just removes the sharp core of the line.
Vsin(i) effect
vega_altair_ha.png
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g effect
elodie-vega_deneb_hbeta.png
elodie-vega_deneb_hbeta.png (12.21 KiB) Viewed 1915 times


Cheers
Robin

Re: Raies spectrales O B A F G K M

PostPosted: Tue Sep 18, 2018 3:58 pm
by Benjamin Mauclaire
Hello Robin,

Your comparisons are impressive.
You are right, Vsini affects more metallic lines than Balmer ones.
As usual Balmer lines are the melting pot of many phenomenon and Vsini hasn't spectacular effect on it.

To complete your demo, here are numerical values (from https://en.wikipedia.org) to understand line shape in the spectra you provided:

Star : Type : Teff : Vsini : g (cgs) : R (Ro)
Altair : A7IV-V: 8000 : 240 : 4.29 : 1.6-2.1
Vega : A0Va : 9500 : 20.5-236e: 4.1 : 2.4x2.8
Deneb : A2Ia : 8400 : 20-30 : 1.1 : 203

And congratulations for your last paper (MNRAS 000, 1–13 (2018)) about eps Aur!

Benji