Comment interpréter ces diagrammes astrophysiques ?

[andreuxyoupi]

Bonjour,

Je cherche à interpréter des diagrammes que j'ai réalisé en stage de L3 de physique, qui sont censés me faire tirer des conclusions, et que je ne comprends pas.
Je joins ces diagrammes à ce message.
Pour le diagramme de la masse stellaire en fonction de la distance, est-ce que je suis censé en conclure que plus les galaxies sont massives, plus elles sont lointaines ? Cela me semble absurde, j'ai même vérifié que c'était faux sur des cas de galaxies.

Pour le diagramme de la magnitude absolue en fonction de la masse stellaire, je suis aussi un peu perdu.

Mon maître de stage m'a donné la formule



où est une constante valant à peu près 200 000, est la masse totale d'une galaxie, sa vitesse de rotation sur elle-même, et son rayon.

Or, d'après la relation de Tully-Fisher, en notant M la magnitude,

,

où et sont des constantes, et la vitesse maximale de rotation d'une galaxie. De la relation de Tully-Fisher, on peut exprimer en fonction de , et . Si je fais l'approximation V_m = v_r , et que je remplace l'expression de V_m dans l'équation (1), je tombe sur



Je ne suis pas sûr que c'est cela que je devais trouver...

Merci d'avance pour votre aide, et bonne fin de journée.
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[Gilgamesh]

Hypothèse :
Pour le diagramme distance-masse, cela pourrait signifier que les galaxies naines ne sont visibles qu'à faible distance...
Pour le diagramme masse-magnitude, la grande dispersion des résultats pourrait signifier que la magnitude n'est pas un bon indicateur, d'où la relation de TF

[andreuxyoupi]

Bonjour,

Merci pour votre réponse rapide. Ne voyez-vous rien d'autre ?
(Ou quelqu'un d'autre a-t-il une idée ??)

[Gilgamesh]

Peut être que ce qui est mis en exergue c'est que la magnitude est difficile à calibrer dès lors que les distances augmente, et que c'est à ça que sert la relation de TF

[A voir en vidéo sur Futura]

[bintang]

Bonjour,

J’essaie de comprendre ces 2 diagrammes et comment ils ont été construits.

1) Courbe Masse vs Distance :

Ce sont des galaxies en dehors du groupe local (au delà de qq Mpc) qui ont une masse allant des galaxies naines de plusieurs dizaines de millions de masses solaires (> 10^7) à des galaxies très massives de plusieurs centaines de milliards de masses solaires (> 10^11) pour les plus éloignées ?

2) Courbe Magnitude absolue vs Masse stellaire :

S’agit-il des mêmes galaxies que celles de courbe précédente ? Je suppose que oui.

On retrouve des galaxies naines de qq millions de masses stellaires ayant la même magnitude absolue (par exemple -16) que des galaxies de plusieurs dizaines de milliards de masses stellaires ?


Pour rebondir sur ce qu'a dit Gilgamesh :

Comment est évaluée la masse stellaire dans ces 2 courbes ? A partir de critères de luminosité (masse baryonique) ou à partir de la cinématique des galaxies (masse incluant la matière noire) ?

Plus généralement, avec quels critères sont évalués les distances et la luminosité absolue de ces courbes ? Par un indicateur secondaire tel que les chandelles cosmiques (Céphéides ou SN ..) , par indicateur tertiaire tel que le diamètre apparent des galaxies, la cinématique des galaxies (rotation des galaxies basée sur la raie de l'hydrogène neutre à 21 cm) ... ?

Les critères d'évaluation de ces paramètres (distance, luminosité absolue, masse) sont liés.

[andreuxyoupi]

Bonjour et désolé du retard,

Peut être que ce qui est mis en exergue c'est que la magnitude est difficile à calibrer dès lors que les distances augmente, et que c'est à ça que sert la relation de TF

Ah mais c'est moi et moi seul qui ai parlé de Tully-Fisher, mon maître de stage n'en a pas parlé du tout, c'est la seule que j'ai trouvée pour m'aider dans mes recherches.

1) Courbe Masse vs Distance :

Ce sont des galaxies en dehors du groupe local (au delà de qq Mpc) qui ont une masse allant des galaxies naines de plusieurs dizaines de millions de masses solaires (> 10^7) à des galaxies très massives de plusieurs centaines de milliards de masses solaires (> 10^11) pour les plus éloignées ?

Oui, des galaxies proches, du groupe local. Ce sont bien les mêmes pour les deux diagrammes.

Comment est évaluée la masse stellaire dans ces 2 courbes ? A partir de critères de luminosité (masse baryonique) ou à partir de la cinématique des galaxies (masse incluant la matière noire) ?

C'est là le hic de l'histoire, notre maître de stage nous a donné la masse stellaire (je précise qu'elle n'est pas égale à la masse de la galaxie, du coup peut-être que la matière noire peut apparaître dans l'interprétation) de chaque galaxie sans formule. Il nous a précisé qu'il n'y en avait pas vraiment de générale, on fait ça au cas par cas.

Plus généralement, avec quels critères sont évalués les distances et la luminosité absolue de ces courbes ? Par un indicateur secondaire tel que les chandelles cosmiques (Céphéides ou SN ..) , par indicateur tertiaire tel que le diamètre apparent des galaxies, la cinématique des galaxies (rotation des galaxies basée sur la raie de l'hydrogène neutre à 21 cm) ... ?

Nous avons utilisé la raie de l'hydrogène neutre à 21cm. La magnitude apparente et le redshift z nous ont été fournis par le logiciel SDSS dr10 (gratuit, en ligne, ouvert à tous et facile d'accès). Avec z, on en déduit la vitesse via la relation où est la vitesse de la lumière.
Quand on a , on a la distance avec la loi de Hubble . Quand on a et , on en déduit la magnitude absolue par la formule .

La masse que nous avons utilisée - la masse stellaire - n'est précisément pas reliée directement à ces paramètres.

Néanmoins, si quelqu'un a des formules supplémentaires, je suis preneur.

Merci Gilgamesh et Bintang pour votre aide.

[Gilgamesh]

Si c'est dans le Groupe Local, tu ne peux pas utiliser la relation de Hubble.

[andreuxyoupi]

Oui, pardon, après vérification, j'avais jusque-là une notion floue de concept de groupe local. Nos galaxies ne sont pas issues du groupe local.

[andreuxyoupi]

Après vérification, si, elles sont du groupe local ! La relation de Hubble y est tout à fait valable !

[Gilgamesh]

Après vérification, si, elles sont du groupe local ! La relation de Hubble y est tout à fait valable !

Mmmh... En dessous de 2 Mpc c'est quand même très approximatif, il me semble (il y a qq dizaine de galaxie du Groupe local qui sont blueshiftées, par exemple).