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 Etoile, spectre, effet doppler et rotation

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Aie

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MessageSujet: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Jeu 28 Mar 2013 - 18:35

J'ai une connaissance qui se posait une question d'astrophysique. Et vu mes connaissances d'astrophysique plutôt restreinte (pour ne pas dire nulle), je me tourne vers vous, ô grands passionnés, pour m'aider à trouver une bonne réponse à cette question. La voilà:

"Dans les faits, une étoile tourne toujours sur elle-même. Ce qui fait que la lumière venant de la partie qui vient vers nous est bleuie, et celle venant de la partie qui s'éloigne est rougie. Ceci se traduit par un "élargissement" des raies du spectre, les raies deviennent à la fois plus larges et plus floues, d'une manière que les instruments scientifiques permettent de quantifier.

Peut-on en théorie déduire du spectre la position de l'axe de rotation de l'étoile, et sa vitesse de rotation?
"
Merci d'avance!

Aie, le spectre est notre ami
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Jeu 28 Mar 2013 - 20:21

Je vais peut-être dire une grosse bêtise, mais présentée comme ça, on devrait.
Bon, il faudrait voir si la distance permet une résolution suffisante.
Je suppose que cela devrait, au moins, être mesurable pour notre Soleil, mais difficilement au couchant (ou levant) vu la diffusion dans l'atmosphère.
0
Qui souligne que son opinion n'engage (et si peu) que lui...
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DonPanic

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Jeu 28 Mar 2013 - 22:53

Aie a écrit:
"Dans les faits, une étoile tourne toujours sur elle-même. Ce qui fait que la lumière venant de la partie qui vient vers nous est bleuie, et celle venant de la partie qui s'éloigne est rougie. Ceci se traduit par un "élargissement" des raies du spectre, les raies deviennent à la fois plus larges et plus floues, d'une manière que les instruments scientifiques permettent de quantifier.
Peut-on en théorie déduire du spectre la position de l'axe de rotation de l'étoile, et sa vitesse de rotation?
Merci d'avance!
Salut, la Batave Very Happy
Ça marche très bien pour les galaxies, pour les étoiles, c'est plus douteux vu que c'est du tout du gaz et que l'étoile n'a pas vraiment une rotation d'ensemble cohérente d'une part, et que d'autre part dès qu'un étoile a des satellites et un cortège de débris, le moment cinétique de l'ensemble se transfère dans les satellites ou le cortège, de sorte que la rotation des étoiles en séquence principale est faible, et que les étoiles sont trop distantes pour autoriser une résolution permettant de déduire la vitesse de rotation (de leurs couches équatoriales externes) par effet Doppler
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ji_louis

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Ven 29 Mar 2013 - 20:17

Deux remarques:
  1. Étant donné la formule de l'effet Doppler-Fiezau (voir ici sur Wikipedia), il faut des vitesses de rotation élevées ou des fréquences mesurées élevées pour avoir un effet sensible (il existe toujours, il n'est parfois pas assez mesurable), surtout si le trajet de la lumière rencontre des obstacles et/ou des perturbations (nuages stellaires, poussières cosmiques, lentilles gravitationnelles, etc).
  2. L'effet est maximum quand l'axe de rotation de l'étoile est perpendiculaire à la vue de l'observateur (voir une toupie par son côté). Par contre, il est nul si l'axe de rotation est dans l'axe de la vue de l'observateur (voir une toupie par en haut). Donc, il est impossible de savoir si la faiblesse d'un effet Doppler est due à une vitesse de rotation faible ou à un axe de rotation penché sur une photo en 2 dimensions.
    Pour le savoir, il faut par exemple pouvoir suivre un point remarquable (les tâches solaires, la grande tâche rouge de Jupiter, etc) sur 3 photos prises à des temps distincts.
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Ven 29 Mar 2013 - 21:00

Il faut aussi s'entendre par ce qu'on entend par rotation...

Sinon, si comme le dit Ji_Louis, on peut se référer aux taches solaires, il en devrait être de même pour l'effet doppler.
Pour les étoiles plus éloignées (ce qui découle de l'effet doppler) on peut se baser sur l'élargissement du spectre des fréquences.
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Ven 29 Mar 2013 - 21:27

Une illustration des explications de Ji_Louis :

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blondie

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Sam 30 Mar 2013 - 16:24

JlLouis a écrit:
il faut des vitesses de rotation élevées ou des fréquences mesurées élevées pour avoir un effet sensible

Bonjour

J'avais l'impression que l'éffet doppler était plus sensible a détecter dans les basses fréquences...

Ti!tit! le train arrive Tut! Tut! le train s'en va!!!

Excusez moi Very Happy

Blondie flower
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Sam 30 Mar 2013 - 23:22

blondie a écrit:
JlLouis a écrit:
il faut des vitesses de rotation élevées ou des fréquences mesurées élevées pour avoir un effet sensible

Bonjour

J'avais l'impression que l'éffet doppler était plus sensible a détecter dans les basses fréquences...

Ti!tit! le train arrive Tut! Tut! le train s'en va!!!

Excusez moi Very Happy

Blondie flower
Pour les sourds ?
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Dim 31 Mar 2013 - 19:26

En conclusion, pour autant que cela intéresse quelqu'un, c'est parfaitement valable pour une minorité d'étoiles pas trop éloignées.

http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/XML/db/csphysique/metadata/LOM_CSP_Spectre-vitesse-rotation-etoile.xml
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ji_louis

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Lun 1 Avr 2013 - 20:19

Anthracite a écrit:
Une illustration des explications de Ji_Louis
Wink
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Aie

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Mar 2 Avr 2013 - 10:10

Super! Merci beaucoup, c'est très clair et j'ai tout compris!

Aie, qui ne fait plus assez de physique
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ji_louis

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Mar 2 Avr 2013 - 12:50

blondie a écrit:
J'avais l'impression que l'éffet doppler était plus sensible a détecter dans les basses fréquences...

Ti!tit! le train arrive Tut! Tut! le train s'en va!!!
La fréquence de base que tu entends (train, voiture de course) est de l'ordre de 800 à 3000 hertz. La différence de fréquence que tu perçois, l'effet Doppler, est de l'ordre de quelques hertz à quelques dizaines de hertz (cas du spectateur au 2/3 de la ligne droite des Hunaudières au Mans, où les voitures de course passent à vitesse maximale).

Donc, au lieu d'entendre 1000hz, tu entends 1003 hz puis progressivement 997 hz (par exemple).

C'est illustré par l'image suivante:
C'est un relevé de mesures acoustiques lors du passage d'un engin, le temps s'écoule de haut en bas (la première mesure est en haut, la dernière en bas), les fréquences se mesurent de gauche (0) à droite (maximum), et l'intensité de la valeur mesurée est indiquée par un point coloré du blanc (nul) au noir (intensité maximale). Ici, le logiciel permet aussi de surliger des valeurs par des courbes vertes ou rouges (je précise que je ne connais pas ce logiciel et que je ne connais pas l'allemand).

C'est exactement ce type de mesures que j'effectuais du temps où je chassait le sous-marin soviétique (et tout ce qui bouge sous la mer).

Comme tu peux le voir, les courbes sont plus tordues à droite (fréquences plus élevées) qu'à gauche (fréquences basses) parce que l'effet Doppler y est plus fort (il est proportionnel à la fréquence de base et à la vitesse d'approche vers l'écouteur).


Dernière édition par ji_louis le Mer 3 Avr 2013 - 20:25, édité 1 fois (Raison : L'image originale a disparu. J'en mets une autre similaire, malheureusement beucoup plus grande.)
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blondie

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Mar 2 Avr 2013 - 14:37

Bonjour

Merci ji Louis

En fin de compte(si j'ai bien compris) l'effet doppler peut être utilisé pour mesurer la vitesse de tout ce qui bouge Very Happy

Et puis tout mon respect d'avoir vécu dans ce cauchemard de plombier que l'on nomme un sous marin...

J'aime la mer et fait de bien beaux voyages, mais toujours sur la surface, jusqu'a présent!!!Pourvu qué ca doure!!!

Blondie flower
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Mar 2 Avr 2013 - 19:21

Vu les monstres que l'on fait actuellement, je te le souhaite aussi.
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Anthracite

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MessageSujet: Re: Etoile, spectre, effet doppler et rotation   Mar 2 Avr 2013 - 19:35

blondie a écrit:
Bonjour

Merci ji Louis

En fin de compte(si j'ai bien compris) l'effet doppler peut être utilisé pour mesurer la vitesse de tout ce qui bouge Very Happy

Blondie flower
Et notamment l'expansion de l'univers ou ce qui nous paraît tel.
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