Galaxie: Vitesse de rotation vs. Vitesse d'éloignement

[TiluChris]

Bonjour

Ma toute première question dans ce forum. J'essaye d'être claire.

Pour une galaxie donnée, je connais les paramètres liés à l'effet Doppler (raie 21 cm hydrogène):
- z le décalage spectral.
- v la vitesse d'éloignement en km/s, globale, mais aussi pour les deux bras de cette galaxie (j'ai une courbe en fonction de la vitesse d'éloignement).
- d sa distance en Mpc (par la relation de Hubble, applicable dans mon cas).
- La longueur d'onde au repos et celle décalée avec ce z, pour H_beta, en nm.

Ma question: A partir de ces données - je n'en ai pas d'autres - est ce que j'ai un moyen d'estimer la vitesse de rotation de la galaxie?

Au départ, j'ai essayé de suivre la piste des deux bras de la galaxie: L'un se rapproche, l'autre s'éloigne. Connaissant la vitesse d'éloignement de chacun, je pensais pouvoir en déduire une périodicité, mais ça semble une impasse, et maintenant je sèche.

Je serais contente de toutes idées ou indices qui me permettrait d'avancer. Ou bien peut-être que ce n'est simplement pas possible avec seulement les données que j'ai?

Merci par avance.
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[phys4]

La mesure Doppler sur les bras de la galaxie permet d'en déduire par différence la vitesse de rotation dans les bras. Il faut corriger de l'angle du plan galactique par rapport à l'axe de visée.
Vous seriez bloqué seulement si ce plan est perpendiculaire à l'axe de visée, car la vitesse angulaire différentielle sera trop petite pour être mesurable.

Avec la distance et le diamètre apparent de la galaxie vous pourrez ensuite transformer la vitesse de rotation en période de rotation si vous le désirez.

[moijdikssékool]

est ce que j'ai un moyen d'estimer la vitesse de rotation de la galaxie?

la vitesse de rotation d'un objet qui tourne est à priori une vitesse angulaire. Mais dans le cas d'une galaxie, il s'agit de prendre la vitesse, constante, des étoiles, en km/s, à partir d'une certaine distance au centre. Donc il faut que tu prennes la mesure doppler max et min de ta galaxie, auxquelles tu retranches la moyenne de ces deux valeurs. Ces deux valeurs sont à priori opposées, tu peux obtenir une moyenne de leur valeur absolue. Ensuite tu convertis mesure Doppler en vitesse, tu fais une projection (covariante ou contravariante je sais plus) via le cos ou le sin et puis tu conclus en utilisant la valeur au repos de la longueur d'onde

[TiluChris]

Je vous remercie de vos réponses. Le problème est que je ne connais pas l'inclinaison i.

Du coup, j'ai suivi une autre piste, mais je ne suis pas sure que mon raisonement soit correct:
1. Je connais la vitesse d'éloignement de chaque bras, v1 et v2. La relation de Hubble donne la distance de chacun: d1 et d2.
2. La différence |d1-d2| me donne une estimation du diamètre D de la galaxie. C'est une taille angulaire.
3. C'est là que je doute de mon approche: Le bras 1 passe sur la ligne de visée à un temps t1, avec une vitesse v1. Le bras 2 passe sur la ligne de visée à un instant t2, avec une vitesse v2. Il me semble donc que la demi-période apparente de la rotation est donnée par: |v2-v1|/D. Est ce correct?
4. Si le point 3. est correct, le reste suit facilement: T = 2 x |v2-v1|/D => Vitesse de rotation = 2pi/T. Cette vitesse de rotation étant sous-estimée du fait que je ne prend pas en compte l'inclinaison.

Est ce que cette approche - surtout le point 3. - se tient ou pas?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Je vous remercie de vos réponses. Le problème est que je ne connais pas l'inclinaison i.

Tu peux l'estimer je pense en faisant le ratio hauteur/largeur.

[phys4]

1. Je connais la vitesse d'éloignement de chaque bras, v1 et v2. La relation de Hubble donne la distance de chacun: d1 et d2.
2. La différence |d1-d2| me donne une estimation du diamètre D de la galaxie. C'est une taille angulaire.
3. C'est là que je doute de mon approche: Le bras 1 passe sur la ligne de visée à un temps t1, avec une vitesse v1. Le bras 2 passe sur la ligne de visée à un instant t2, avec une vitesse v2. Il me semble donc que la demi-période apparente de la rotation est donnée par: |v2-v1|/D. Est ce correct?

Cette approche ne tient plus du tout :
la relation de Hubble ne peut être appliquée que pour l'ensemble de la galaxie avec v = (v1 + v2)/2, en effet la différence due à la rotation n'a plus rien à voir avec la distance.
La taille angulaire doit être appréciée par une mesure d'angle uniquement. Le produit de l'angle par la distance vous donne le diamètre D et la période vaut |v2-v1|/(2*pi*D)

Au revoir.

[moijdikssékool]

Vitesse de rotation = 2pi/T

à priori, les bras ne tournent pas avec une vitesse angulaire. A moins que tu considères que les bras sont des courbures, 'stables', de l'espace-temps, comme entrevu dans cet exercice. Tu peux toujours essayer cette voie mais dans ce cas-là, on pourrait aller jusqu'à considérer que les vitesses des étoiles sont orthogonales aux bras, ce qui est un peu... conceptuel!
Donc, je pense que l'on te demande juste la vitesse, en km/s, des étoiles, celle qui est à peu près constante à partir d'une certaine distance au centre galactique, parceque, même avec cette vitesse constante, on ne peut définir de vitesse angulaire w de la galaxie, sinon les vitesses des étoiles seraient w*R, pas spécialement constantes
Une galaxie, en tout cas l'idée que l'on s'en fait aujourd'hui, n'est pas un disque qui tourne d'un bloc
Et effectivement, il te faut l'angle, par exemple:

Tu peux l'estimer je pense en faisant le ratio hauteur/largeur

a-t-on déjà eu une galaxie avec des chandelles standards dans chacun des bras?

[Bluedeep]

à priori, les bras ne tournent pas avec une vitesse angulaire.

La rotation sans vitesse angulaire .... intéressante trouvaille .....

[papy-alain]

à priori, les bras ne tournent pas avec une vitesse angulaire.

Ah ben si : les bras des galaxies spirales tournent avec une vitesse angulaire, pour la simple raison qu'il s'agit de la rotation d'ondes de densité, et que la matière (les étoiles) n'accompagnent pas le déplacement de cette onde.

[moijdikssékool]

La rotation sans vitesse angulaire .... intéressante trouvaille .....

on ne peut pas parler de vitesse angulaire d'une galaxie si les étoiles ne tournent pas en même temps comme les constituants de la matière d'un disque solide

il s'agit de la rotation d'ondes de densité

c'est une théorie qui expose un processus possible de la stabilité des galaxies, rien ne dit que les étoiles se déplacent de la sorte

Pour mettre tout le monde d'accord, on parle de vitesse de rotation via la vitesse des étoiles, constante à partir d'une certaine distance au centre galactique. Par exemple, il est connu que la vitesse de rotation de notre voie lactée est d'environ 250km/s. Ce n'est pas une vitesse angulaire

[Deedee81]

Salut,

c'est une théorie qui expose un processus possible de la stabilité des galaxies, rien ne dit que les étoiles se déplacent de la sorte

Ce n'est pas qu'une hypothèse.

D'une part ça découle directement de la dynamique des gaz, des mécanismes de formations stellaires, etc.... Si la présence des bras ne venait pas de là, il faudrait non seulement expliquer pourquoi il y a des bras mais aussi pourquoi, par quel étrange mystère, on n'aurait pas d'ondes de densité !!!!!

Ensuite, les simulations montrent que cela reproduit très précisément la structure des bras stellaires. Sacrée coïncidence s'ils ne sont pas dû à ça.

Et bien évidemment on fait plus confiance aux calculs théoriques, aux observations et aux simulations qu'aux vagues idées fumeuses de l'un ou l'autre. Et, ça c'est propre à futura, tout autre idée sur la formation des bras sera virée manu militari et envoyée à la poubelle.

[papy-alain]

on ne peut pas parler de vitesse angulaire d'une galaxie si les étoiles ne tournent pas en même temps comme les constituants de la matière d'un disque solide

c'est une théorie qui expose un processus possible de la stabilité des galaxies, rien ne dit que les étoiles se déplacent de la sorte

Pour mettre tout le monde d'accord, on parle de vitesse de rotation via la vitesse des étoiles, constante à partir d'une certaine distance au centre galactique. Par exemple, il est connu que la vitesse de rotation de notre voie lactée est d'environ 250km/s. Ce n'est pas une vitesse angulaire

Il faut bien comprendre que les étoiles ne se déplacent pas avec cette onde de densité. Le processus est très bien expliqué ici : http://www.futura-sciences.com/scien...e-1826/page/3/

[moijdikssékool]

Ensuite, les simulations montrent que cela reproduit très précisément la structure des bras stellaires. Sacrée coïncidence s'ils ne sont pas dû à ça.

elles tiennent compte de la matière noire?

tout autre idée sur la formation des bras sera virée manu militari et envoyée à la poubelle.

et bien tout ce que nous pourrons expliquer à l'aide d'un truc qui n'existe pour l'instant pas, la matière noire, reste fumeux

[moijdikssékool]

alors les ondes de densité, je veux bien y croire un moment, vu le phénomène observé sur Jupiter (une tempête, type tache rouge junior, peut en traversé une autre, la tâche rouge), c'est renversant!

Le processus est très bien expliqué ici

bof. Mieux: une simulation (marche pô dans Firefox, ok dans Chrome)
TiluChris veut s'appuyer sur la vitesse de rotation des bras, quourpoi pas, on pourrait définir la vitesse de rotation d'une galaxie spirale comme celle de ses bras. Ben c'est loupé: dans cette simulation, ils ne tournent pas
Donc, yapaàchier, la vitesse de rotation d'une galaxie, c'est la vitesse, que l'on observe constante à partir d'une certaine distance au centre galactique, des étoiles

[Deedee81]

elles tiennent compte de la matière noire?

Non, on tient compte des effets gravitationnels observés. Pas besoin de supposer que la matière noire est de la matière ou une gravité modifiée ou autre.

et bien tout ce que nous pourrons expliquer à l'aide d'un truc qui n'existe pour l'instant pas, la matière noire, reste fumeux

Ce n'est que ton opinion. Heureusement qu'on ne fait pas de la science à grand coup d'opinions

[papy-alain]

Il y a quand même un truc qui est simple à comprendre : si les bras n'avaient pas la même vitesse angulaire depuis le centre jusqu'à la périphérie, il y a longtemps qu'ils se seraient enroulés autour du bulbe central et qu'ils auraient disparus. C'est encore plus visible dans les galaxies barrées.

[moijdikssékool]

Non, on tient compte des effets gravitationnels observés

depuis 1siècle qu'on les observe, les étoiles ont parcouru 1millionième du disque de leur galaxie. On arrive à valider les simulations avec ça? Je veux dire sur les bords des galaxies, pas en leur centre (ce qui est beaucoup plus facile)

### Rhétorique sans intérêt. C'est fini oui ?

[moijdikssékool]

si les bras n'avaient pas la même vitesse angulaire depuis le centre jusqu'à la périphérie

moi, ce que je vois dans la simulation, c'est qu'il n'y a pas de vitesse de rotation concernant les bras
Ensuite, les données que TiluChris a, ce sont des données doppler qui indiquent les vitesses des étoiles. Elle doit construire un calcul qui doit permettre d'avoir une vitesse de rotation. Ce qui est le plus simple, c'est de prendre la vitesse des étoiles, constante (en norme) à partir d'une certaine distance au centre galactique
Je veux bien croire que l'exposé (exercice de fac?) que TiluChris est volontairement imprécis pour la faire réfléchir sur la notion de vitesse de rotation d'une galaxie, mais il n'y a pas à tergiverser longtemps

[Deedee81]

depuis 1siècle qu'on les observe, les étoiles ont parcouru 1millionième du disque de leur galaxie. On arrive à valider les simulations avec ça? Je veux dire sur les bords des galaxies, pas en leur centre (ce qui est beaucoup plus facile)

J'ai parlé des effets gravitationnels. Pas des trajectoires complètes.

Tu parlais de la matière noire "est-ce qu'on tient compte de la matière noire". Hé ! C'est des simulations !!!!! Répète le mille fois : SIMULATIONS. Ce n'est pas des modèles théoriques mais des formules et des chiffres. Et donc on s'en fout pas mal de la nature de la matière noire là. Ce dont on a besoin ces des vitesses des étoiles ou des nuages de gaz dans la simulation. Et ça, on sait le mesurer avec précision. Pas besoin d'attendre un million d'années. Réfléchit avant de penser aurait sûrement dit Coluche (il l'a pas dit mais je suis sûr qu'il en a eut l'idée .

[Cxatos]

Bonjour, Ne connaissant pas vraiment le sujet j'ai donc des questions :

Est-ce qu'une galaxie spirale, avec des bras est une réalité d'observation mais une fausse réalité de forme?.
A observer ces objets,
je dirais que les bras de galaxie sont des aspects de forme du à la vitesse de rotation des objets de cette galaxie.
La distance et l'éloignement des objets entre eux, avec un décalage temporel entre des observations lumineuses font l'apparence des bras en spiral.

Une autre question sur les galaxies en rapport avec l'aspect :
Si je ne me trompe pas, le centre d'une galaxie est un trou noir, et la formation d'une galaxie a pour origine un trou noir.
Il se formerait selon mon expression deux hémisphère symétrique à ce trou noir. Avec ce principe, les probabilités d'observer des bras est assez logique.
Est ce bien le trou noir l'origine de de formation des galaxies ?

Il doit surement exister une courbe physico-mathé-astronomique ?:
D'axe la taille de la galaxie, la longueur du bras ou la courbe du bras pour permettre d'estimer une vitesse de rotation relative de la galaxie.

Corrigez moi, si ma vision de ces choses, ne sont pas vrai pour que je puisse avoir une bonne objectivité sur le sujet.

[Deedee81]

Bonjour,

Bonjour, Ne connaissant pas vraiment le sujet j'ai donc des questions :
Est-ce qu'une galaxie spirale, avec des bras est une réalité d'observation mais une fausse réalité de forme?.
A observer ces objets,
je dirais que les bras de galaxie sont des aspects de forme du à la vitesse de rotation des objets de cette galaxie.
La distance et l'éloignement des objets entre eux, avec un décalage temporel entre des observations lumineuses font l'apparence des bras en spiral.

Les bras spiraux sont une réalité et le décalage temporel infiniment trop faible pour avoir un effet pareil
(à noter que la dilatation du temps est très facile à mesurer : elle décale les spectres des étoiles)

Une autre question sur les galaxies en rapport avec l'aspect :
Si je ne me trompe pas, le centre d'une galaxie est un trou noir, et la formation d'une galaxie a pour origine un trou noir.

Il y a souvent un trou noir.... mais pas toujours.

Il se formerait selon mon expression deux hémisphère symétrique à ce trou noir. Avec ce principe, les probabilités d'observer des bras est assez logique.
Est ce bien le trou noir l'origine de de formation des galaxies ?

Le trou noir, ça aide. Mais si tu dis qu'ils sont à l'origine des bras alors il faut que tu expliques pourquoi les galaxies elliptiques, lenticulaires ou irrégulières n'ont pas de bras. Ou pourquoi on a des spirales et des spirales barrées.

Il doit surement exister une courbe physico-mathé-astronomique ?:

A tes souhaits

D'axe la taille de la galaxie, la longueur du bras ou la courbe du bras pour permettre d'estimer une vitesse de rotation relative de la galaxie.

Il y a diverses relations entre luminosité, taille, vitesse. Mais je ne les connais pas toute. Si Gilgamesh passe par là il en dira plus.
Je connais surtout celle-là :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Tully-Fisher

[moijdikssékool]

j'ai bien reçu le message en MP mais je ne peux rien envoyer

Votre quota de messages privés a été atteint, vous ne pourrez plus en envoyer jusqu'à ce que vous libériez un peu d'espace

et puis non je dois être con, la définition d'une simulation ne me convient pas, c'est sûrement personnel
Bref, j'attendrai la première simulation de galaxie lorsque nous aurons compris comment elles fonctionnent. Pour l'instant, on ne pond que des animations qui, par l'appellation de simulation, font croire qu'on a compris comment elles fonctionnent, c'est de l'arnaque
Et ma question destinée à TiluChris, elle est infondée elle aussi? Dire que la vitesse de rotation d'une galaxie, exprimée en km/s, est un abus de langage, c'est un abus de ma part aussi? Dire que les galaxies épaisses ont une vitesse de rotation nulle (parceque les étoiles vont dans 'tous les sens'), c'est un abus de langage aussi parceque, pour qu'elles soient stables, il faut que les étoiles tournent. Si la vitesse de rotation est une moyenne en norme de celle des étoiles, il faut aussi considérer leur direction... etc etc
Mouais bon de toute façon, c'est la censure autoritaire et arbitraire ici. Mais tant que vous ne m'avez pas supprimé mon compte, je vais envoyer des messages et tant que je n'ai pas des réponses scientifiques, et bloquer des messages n'en est pas une, je vais continuer d'écrire. Et si ça vous fais chier, ben tant pis pour vous. Ou supprimez mon compte, soyez clair au moins

[TiluChris]

Bonjour à tous!

En me référant à ma question initiale, je souhaitais juste signaler: Il m'a été confirmé qu'avec les informations dont je dispose, il n'est pas possible d'estimer la vitesse de rotation, car on ne connait ni l'inclinaison de la galaxie, ni sa taille. On peut seulement exprimer l'exprimer de façon théorique par la fameuse relation v.sin(i) où i est l'inclinaison par rapport à la ligne de visée.