La spectroscopie est l’observation du spectre de la lumière des astres : son étude révèle de nombreuses informations sur la cible observée.
Je me suis intéressé à cette pratique de l’astronomie cet hiver, tout d’abord en visant quelques galaxies actives lointaines. Dans le spectre de celles-ci il est possible d’observer des raies spectrales faciles à identifier, décalées vers le rouge en raison de l’expansion de l’univers : celle-ci entraîne que plus une galaxie est loin de l’observateur, plus elle semble le fuir à une vitesse élevée.
Spectre de NGC769
NGC 7469 :
NGC7469 est une galaxie visible en direction de la constellation de Pégase. La longueur d’onde des différentes raies spectrales reconnaissables λobs à été mesurée et comparée à celle mesurable en laboratoire λ0 pour déterminer le décalage vers le rouge z = λobs-λ0 / λobs :
| λ0 | λobs | (λobs-λ0)/λobs | |
| Hβ | 4861.3 Å | 4936 Å | 0.01536 |
| [O III] | 4958.9 Å | 5034 Å | 0.01504 |
| [O III] | 5006.9 Å | 5083 Å | 0.015109 |
| [N II] | 6548.1 Å | 6655 Å | 0.016255 |
| Hα | 6562.8 Å | 6668 Å | 0.016027 |
| [N II] | 6583.4 Å | 6688 Å | 0.01589 |
| moyenne |
z= |
0.015613 |
En utilisant le modèle de l’effet DopplerFizeau, cela correspond à une fuite de cette galaxie à une vitesse v = cz = 299792×0.015613 = 4680km/s.
D’après la Loi de Hubble cette vitesse de fuite est proportionnelle à la distance, selon le rapport v=H0×d (avec H0 la (quasi)constante de Hubble H0=70km/s/Mpc), d’où le calcul de la distance d=v/H0 = cz/H0 = 66.868Mpc = 218 100 000 années-lumière.
Mrk 1501 :
Satisfait de ce résultat, j’ai réédité une telle observation sur la galaxie Mrk1501, bien plus discrète, mais plus éloignée.
Spectre de Mrk1501
Le spectre est du coup bien plus décalé :
| λ0 | λobs | (λobs-λ0)/λobs | |
| [O III] | 4958.9 | 5412 | 0.091367 |
| [O III] | 5006.9 | 5465 | 0.091505 |
| Hα | 6562.8 | 6668 | 0.090690 |
| moyenne | 0.091187 |
Soit une vitesse de récession v = cz = 299792×0.091187 = 27 337 km/s. Cependant cette formule n’est qu’une approximation valable pour des valeurs z faibles par rapport à 1 ; pour z=1, cela entraînerait une vitesse de fuite égale à celle de la lumière… ce qui poserait quelques soucis. Les effets de la relativité restreinte sont alors à prendre en compte, gonflant un peu la formule :
L’étape suivante est le calcul d’une distance approximative avec la Loi de Hubble v=H0×d ou d=v/H0 , ce qui avec H0=67.8km/s/Mpc nous mènerait à quelques 1 255 000 000 années-lumière.
Ces observations ont été réalisées avec la matériel du CALA, dont un spectrographe Shelyak LISA ; le traitement est réalisé avec ISIS, les graphes générés avec des scripts gnuplot mis en ligne sur SpectroARAS.