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(message in English at the end)

Bonjour,

Toujours pendant la spectro star party à l'OHP avec mon télescope Newton de 200 mm équipé d'un spectro Alpy 600 et d'une Atik 314 L+, j'ai réalisé quelques spectres de galaxies. L'idée était de mettre en évidence le décalage Doppler en longueur d'onde sur ces galaxies, d'en déduire leurs vitesses radiales et de comparer avec la base de données SIMBAD.
Le spectre de NGC7331, exploité ici, a été pris dans la nuit du 12 au 13 Août 2016 à l'OHP, et combine 7 poses de 600 s.
Ce spectre est comparé à celui d'Aldébaran, obtenu la même nuit à partir de 20 poses de 0,5 s.
La démarche adoptée dans cette étude est similaire à celle de Christian Buil (http://www.astrosurf.com/buil/redshift/demo.htm) pour déterminer la vitesse de cette galaxie. Les 2 spectres sont corrigés de leur continuum pour améliorer le résultat obtenu.
Sur cette première figure, le doublet (non résolu) du sodium, visible dans le spectre (de référence) d'Aldébaran (en rouge) à une longueur d'onde de 5895 Angstroms, est observé, cette fois, à une longueur d'onde de 5907,5 Angstroms dans le spectre de NGC7331 (en bleu).
Sur cette seconde figure, l'une des bandes moléculaires (non résolue) d'absorption de l'oxygène terrestre est effectivement observable, à 6873,5 Angstroms, dans les 2 spectres.

Dans une première approche, on peut évaluer la vitesse radiale de cette galaxie à partir du calcul suivant :
le décalage en longueur d'onde est ici de 5907,5 – 5895 = 12,5 Angstroms, on en déduit alors v/c = 12,5 / 5895 = 0,00212 et v = 636 km/s (avec 3 chiffres significatifs).
La comparaison avec la valeur donnée par la base de données SIMBAD (818 km/s) montre que la détermination de la vitesse radiale à partir de cette simple mesure (ou à partir d'une moyenne effectuée sur plusieurs raies) est nettement insuffisante.

La technique de corrélation croisée (CCF) disponible dans ISIS permet d'obtenir un bien meilleur résultat.
En reprenant la technique utilisée par Christian Buil pour la détermination de la vitesse radiale de M31 (correction des spectres par leur continuum avant d'utiliser la CCF), j'ai obtenu le résultat suivant pour NGC7331 :
La vitesse radiale de NGC 7331 obtenue avec cette méthode (CCF sur 2 spectres corrigés de leurs continuums) est de 805 km/s (contre 818 km/s dans SIMBAD : soit un écart relatif de moins de 2%).
Les paramètres retenus pour la CCF sont identiques à ceux de Christian Buil (voir figure ci-dessous) qui obtient une valeur de 728 km/s.
Cordialement,

Christophe BOUSSIN

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Hello,

Always during the spectro star party at the OHP with the same setup (200 mm Newtonian telescope, spectro Alpy 600 and Atik 314 L +), I recorded several spectra of galaxies. The idea was to highlight the Doppler shift in wavelength on these galaxies, to deduce their radial velocities and compare with the SIMBAD database.

The NGC7331 spectrum, studied here, was taken on the night of 12-13 August 2016, and combines 7 x 600 s acquisitions. This spectrum is compared to that of Aldebaran, got the same night from 20 exposures of 0.5 s.

The approach taken in this study is similar to that of Christian Buil (http://www.astrosurf.com/buil/redshift/demo.htm) to determine the speed of this galaxy. The 2 spectra are corrected from their continuum to improve the result.

On this first figure, the (unresolved) sodium doublet, visible in the spectrum (reference) of Aldebaran (in red) at a wavelength of 5895 Angstroms, is observed, this time at a wavelength of 5907,5 Angstroms in the spectrum of NGC7331 (in blue).

On this second figure, one of the (unresolved) molecular bands of terrestrial oxygen is observable at a wavelength of 6873,5 Angstroms, in the 2 spectra.

In a first approach, we can get the radial velocity of this galaxy from the following calculation : the shift in wavelength is here 5907,5 - 5895 = 12.5 Angstroms, we then deduce v/c = 12.5 / 5895 = 0,00212 and v = 636 km/s (with 3 significant digits).

Comparison with the value given by the SIMBAD (818 km/s) database shows that the determination of the radial velocities from this simple measure (or from an average performed on several lines) is clearly insufficient.

The technique of cross-correlation available in ISIS (CCF) gives a much better result. Taking the technique used by Christian Buil to the determination of the radial velocities of M31 (correction of spectra by their continuum before using the CCF), I got the following result for NGC7331:

NGC 7331 radial velocity obtained with this method is 805 km/s (compared with 818 km/s in SIMBAD (a relative difference of less than 2%).

The parameters selected for the CCF are identical to those of Christian Buil (see figure below) that gets a value of 728 km/s.

Regards,

Christophe BOUSSIN

excellent Christophe, merci de partager tout ca.. ! J'vais reommncer l'analyse à partir de cette méthode, et de spectres normalisés comme nous l'indiquait JP dans un autre post..

Dans cette manipe, il y a 2 facteurs qui n'ont pas été pris en compte :
- La résolution du spectro ou l'erreur en vitesse radiale peut être estimé à +/- 50 km/s (Alpy) ou +/- 20 km/s (LISA) à condition que le spectro n'est pas subit de flexions et de variations de températures entre les 2 cibles
- La vitesse héliocentrique des 2 cibles qui sont différentes (Aldebaran et NGC 7331). Si l'on prend par exemple la vitesse hélio de ces 2 cibles le 10 aout 2016 (je ne connais pas la date et l'heure exacte des spectres) on trouve :
• NGC7331 : 14,3 km/s
• Aldebaran : 27,5 km/s

Bonjour Olivier,

Merci pour ces précisions !
Effectivement, en toute rigueur, il faut tenir compte de la résolution du spectro et de la vitesse héliocentrique de chaque objet.
Mon objectif principal était de comparer, dans les mêmes conditions de traitement, mon résultat avec celui de Christian Buil (http://www.astrosurf.com/buil/redshift/demo.htm) où il indique qu'il ne prend pas en compte la différence de vitesse héliocentrique pour NGC 7331 et Aldébaran puisque ces 2 objets sont proches dans le ciel.
Cette démarche était volontaire mais je vais reprendre l'analyse en tenant compte des vitesses héliocentriques de chaque objet.
Je te tiens au courant.

Christophe,

En fait ce que sous-entendait ma réponse était que l'on ne pouvait guère être plus précis avec un Alpy sur ce genre de mesure (d'ou la négligence de la vitesse héliocentrique des 2 cibles devant l'erreur instrumentale de l'Alpy mais qu'il faut bien avoir en tête).

C'est déjà remarquable qu'avec un spectro basse résolution on puisse définir une vitesse à +/- 50km/s voir moins si l'on fait une CCF car dans ce cas on prend en compte un grand nombre de raies dans le calcul (c'est la méthode utilisée dans la détection d'exoplanète).

Hello Christophe,

Belle manip (quel dommage que je n'ai pas pu me rendre à l'OHP cette année
encore, mais les choses s'arrangent coté santé, donc en principe l'an prochain...).

Belle analyse aussi, et Olivier à raison sur la vitesse héliocentrique. On est
OK cependant que l'erreur commise est dans l'incertitude, mais ce ne sera pas
toujours le cas...

Ce qui est bien c'est que ce spectro Alpy peut aller loin en magnitude et des redshifts,
on peut les mesurer sur une très large gamme de distance.

Super,

Christian

Félicitations Christophe, un travail de précision superbement présenté !
Merci du partage !
Michel.

Salut Stéphane,

Merci à toi pour cette discussion (viewtopic.php?f=6&t=1540) qui en a engendrée une autre !
J'espère que ta nouvelle analyse t'apportera satisfaction !


Bonjour Olivier,

Merci pour ces nouvelles précisions !
Les vitesses héliocentriques en direction de NGC 7331 et Aldébaran sont respectivement de 13,3 km/s et de 28,0 km/s (calculs Isis) pour le 13 août (date d'acquisition des spectres), valeurs comparables à celles que tu indiquais et là encore négligeables devant l'incertitude instrumentale de l'Alpy.
C'est effectivement remarquable et passionnant de pouvoir mesurer des vitesses radiales de galaxies à +/- 50 km/s !


Bonjour Christian,

Heureux d'apprendre que ta santé s'améliore !
Je te remercie pour tes commentaires mais, plus encore, pour ton site, source incontournable et inépuisable d'inspiration !
La lecture de ta page sur la mesure des vitesses radiales de M31, M33 et NGC 7331 provoque très vite l'envie de reproduire la même manip !
Obtenir un premier résultat satisfaisant puis réaliser que l'on commence à mesurer l'Univers est particulièrement stimulant pour l'esprit !
J'ai bien conscience des limites de cette mesure et de la nécessaire comparaison de l'incertitude de mesure avec les vitesses héliocentriques considérées.
Je compte bien “pousser” l'Alpy en magnitude pour prolonger cette première tentative !

Au plaisir de se revoir à l'OHP !


Salut Michel,

Merci à toi !


Christophe