Rotation d'une galaxie

[JP Nougayrede]

Bonjour, Hello,

Avec les spectres d'une galaxie (M66 - NGC 3627) depuis le Pic du midi avec un Alpy 600 sur le T60 (http://www.spectro-aras.com/forum/viewt ... =10&t=1420), on peut regarder le décalage des raies en émission des régions HII dans les bras Nord et Sud de la galaxie pour essayer de mettre en évidence (mesurer?) sa vitesse de rotation. Ci-dessous une planche de l'image de la galaxie, la position de la fente le long du grand axe de la spirale et le spectre 4x900 sec :
Playing with spectra of M66 (NGC 3627) with a 600 mm scope + alpy 600, on the Pic du Midi (http://www.spectro-aras.com/forum/viewt ... =10&t=1420); we can study the shift of the emission lines of the HII regions in the North and South arms of the galaxy and (try to) measure the speed of rotation of the galaxy. Below the slit position and corresponding 4x900 sec spectrum :

Le décalage différentiel des raies en émission Ha/[NII] dans les bras Nord-Sud de la galaxie permet de mesurer la vitesse de rotation du disque galactique
The differential shift of Ha / [NII] emission lines in the North-South arms of the galaxy makes it possible to measure the speed of rotation of the galactic disc

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Vrot.png (154.86 KiB) Viewed 9496 times

La vitesse de rotation mesurée peut être corrigée pour l’inclinaison i de la galaxie dans le plan du ciel. On peut estimer i en considérant que la galaxie est circulaire et en mesurant les longueurs des deux axes de l'ellipse
The speed measurement can be corrected for the inclination i of the galaxy in the plane of the sky, simple geometry

Inclinaison M66.png (144.29 KiB) Viewed 9496 times

Pour déterminer la position des raies Ha dans les bras Nord et Sud, j'ai suivi cette méthode :
* calibration standard (-bias -dark /flat) des 4 spectres individuels de la galaxie et des 5 spectres de la lampe Ar Ne
* addition médiane standard des 5 spectres de la lampe Ar Ne (pas de saturation des raies)
* crop d'une région d'intérêt dans chaque spectre individuel de la galaxie montrant les raies en émission Ha/[NII]
* crop de la même région d'intérêt, pixel à pixel, dans le spectre médian de la lampe de calibration
* dans Vspec, binning et calibration en longueur d'onde dans VSpec en utilisant 6 raies de 5852.56 à 7147.04 de la lampe Ar Ne (xx)
* dans Vspec, correction du spectre la vitesse radiale trouvée précédemment avec ces mêmes spectres (Vr=695 km/s, en bonne correspondance avec la mesure pro donnée à 702 km/s dans Simbad)
* dans Isis, mesure du centre de la raie en émission Ha dans chaque spectre Nord et Sud

To determine the position of the Ha lines in the North and South galactic arms, I followed this method:
* Standard calibration (-bias -dark / flat) of the 4 individual spectra of the galaxy and 5 spectra of the Ar Ne lamp
* Median standard addition of the 5 spectra of the Ar Ne lamp (no saturation of the lines)
* Crop of a region of interest in each individual spectrum of the galaxy showing the Ha / [NII] emission line
* Crop of the same region of interest, pixel to pixel, in the median spectrum of the calibration lamp
* In Vspec, binning and wavelength calibration in VSpec using 6 lines from 5852.56 to 7147.04 of the Ar Ne (xx) lamp
* In Vspec, correction of the spectrum the radial velocity found previously with these same spectra (Vr = 695 km / s, in good correspondence with the pro measure at 702 km/s, Simbad )
* In Isis, determine the center of the Ha emission line in each individual North and South spectrum

Pour illustrer, des crops des régions d’intérêt Nord et Sud et des régions correspondantes de l'image de la lampe Ar/Ne, et les résultats dans Vspec. Avec cette méthode on obtient une faible erreur résiduelle de calibration en longueur d’onde (RMS<0.1)
To illustrate, crops of the North and South regions of interest and corresponding regions of the image of the lamp Ar / Ne, and the results in Vspec, with a residual wavelength calibration error RMS <0.1

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Les 4 mesures et le résultat
The 4 measurement and result (mean +/- standard deviation):

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On obtient une vitesse de rotation proche de celles trouvées dans la litterature pro. Les mesures pro varient en fonction de la méthode de mesure (HI, long slit...), par exemple 183±7 km/s (https://arxiv.org/pdf/1609.00378.pdf) et 153 km/s (http://articles.adsabs.harvard.edu/full ... 4.000.html).
A rotation speed close to that given in the pro literature; for example 183 ± 7 km / s (https://arxiv.org/pdf/1609.00378.pdf) and 153 km / s (http://articles.adsabs.harvard.edu/full ... 4.000.html).

Je n'ai pas trouvé d'autre exemple de mesure de la rotation d'une galaxie avec des moyens amateurs en spectro basse résolution -> Ce serait bien de confirmer ce résultat sur une autre galaxie. Quoiqu'il en soit, même aux limites de la spectro basse résolution, le résultat est proche des mesures pros et c'était rigolo comme manip
I could not find another example of measuring the rotation of a galaxy with amateur means in low resolution spectro -> It would be good to confirm this result on another galaxy. Anyway it was a fun experiment to do

Bon ciel, Jp

[etienne bertrand]

Bonsoir JP,

Superbe manip ! Tu as raison, il faut essayer d'en faire d'autres, faut que ça rentre sur tout le spectro, mais ce n'est pas évident en ville car il faut soustraire le ciel; mais l'idée est très bonne.

A noter pour l'anecdote :
L'interaction gravitationnelle de sa rencontre passée avec son voisin NGC 3628 eut plusieurs conséquences :
* une densité de matière extrêmement élevée dans son noyau,
* une masse moléculaire élevée par rapport à la masse atomique,
* une région HI disparue d'un de ses bras spiraux.
C'est à cause de ce troisième point qu'un de ses bras est bien plus grand que les autres, et que la répartition de la poussière interstellaire est modifiée. C'est pour cela que M66 est présente dans le catalogue des galaxies particulières

[Olivier GARDE]

Oui intéressant comme manip, juste une remarque, ton calcul ne tient apparemment pas compte de la vitesse héliocentrique qui peut faire varier tout de même la vitesse de +/- 30km/s.
Certe en basse résolution, cela reste négligeable car noyé en parti dans l'incertitude de mesure du spectro mais présente tout de même.

[JP Nougayrede]

Merci pour vos remarques Bertrand et Olivier.
La vélocité héliocentrique était de -3 km/s, quasi négligeable, et elle a été intégrée dans la mesure préalable de la vitesse radiale de la galaxie, basée sur le spectre du noyau de la galaxie.
Jean-Philippe

[Stephane Neveu]

Bonjour Jean Philippe, je suis pas sur d'avoir compris un point, tu as pris 4 mesures .. c'est à dire 4 spectres pris en différent points de la fente , c'est ca ?

[JP Nougayrede]

Bonjour Stéphane,
Oui c'est ça, ce sont 4 spectres indépendants qui ont été analysés.
Ils ont été acquis sans autoguidage, donc la galaxie n'était pas exactement dans la même position sur la fente entre les 4 spectres.
Dans mes mains, le traitement classique par addition des 4 spectres dans Isis introduisait une petite erreur dans la correction géométrique - la façon de tracer les boites pour déterminer les angles de tilt et slant influe un peu les résultats, et c'est difficilement reproductible. In fine ça introduisait une erreur trop importante pour cette mesure. J'ai trouvé plus précis (et reproductible !) de traiter les spectres dans Vspec comme décrit ci dessus sans passer par les étapes d'alignement et de correction géométrique. Ca vaut ce que ça vaut et c'est un cas particulier, le pouvoir collecteur du T60 a bien aidé, le rapport s/b restant acceptable sans additionner les spectres.
Bon ciel,
Jp

[Stephane Neveu]

Hum.. Ok, je pensais que tu pouvais aussi te lancer dans la courbe de rotation de la galaxie.. puisqu'il s'agit simplement de porter la vitesse en fonction de la distance au centre galactique.. mais il faudrait en effet n'utiliser qu'un seul spectre car si cela a bougé d'une prise à l'autre ca risque de donner des choses curieuses..

[etienne bertrand]

pPeut être on peut calculer encore d'autres choses avec tes résultats JP :
http://www.fr.euhou.net/index.php/exerc ... ne-galaxie

[JP Nougayrede]

Merci Etienne. J'avais entraperçu qu'on pouvait estimer la masse de la galaxie, je vais potasser cela

[Gerard Arlic]

Merci Etienne. J'avais entraperçu qu'on pouvait estimer la masse de la galaxie, je vais potasser cela

je ne vois qu'une solution: y retourner