céphéide et vitesse

[moijdikssékool]

hello
on utilise les variations des céphéides pour estimer les distances
Les plus lointaines observées se trouvent à plusieurs dizaines de MPc et ont donc des vitesses d'éloignement apparent importantes (en tout cas c'est ce que semble vouloir dire le redshift). Avec de telles 'vitesses', les variations devraient être impactées (histoire de relativité restreinte), la luminosité ne correspondant pas avec celle au repos (si la même céphéide se trouvait proche de nous). Est-ce que la vitesse ainsi mesurée par cet écart de variation correspond à celle mesurée par redshift?
Je me pose cette question parceque je me dis qu'en fait les galaxies ne s'éloignent pas de nous avec les vitesses mesurées par redshift, mais ont des vitesses classiques (quelques centaines de km/s). Donc, à priori, les évènements (ici les variations de luminosité des céphéides) ne sont impactées que par ces vitesses et non par le phénomène dit d'expansion, qui n'aurait d'impact que sur le redshift. Je me dis ça parceque, aussi, je ne trouve pas de note faisant de relation entre céphéides et vitesses, uniquement céphéides et distance
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[Gilgamesh]

hello
on utilise les variations des céphéides pour estimer les distances
Les plus lointaines observées se trouvent à plusieurs dizaines de MPc et ont donc des vitesses d'éloignement apparent importantes (en tout cas c'est ce que semble vouloir dire le redshift). Avec de telles 'vitesses', les variations devraient être impactées (histoire de relativité restreinte), la luminosité ne correspondant pas avec celle au repos (si la même céphéide se trouvait proche de nous). Est-ce que la vitesse ainsi mesurée par cet écart de variation correspond à celle mesurée par redshift?
Je me pose cette question parceque je me dis qu'en fait les galaxies ne s'éloignent pas de nous avec les vitesses mesurées par redshift, mais ont des vitesses classiques (quelques centaines de km/s). Donc, à priori, les évènements (ici les variations de luminosité des céphéides) ne sont impactées que par ces vitesses et non par le phénomène dit d'expansion, qui n'aurait d'impact que sur le redshift. Je me dis ça parceque, aussi, je ne trouve pas de note faisant de relation entre céphéides et vitesses, uniquement céphéides et distance

Les céphéides sont étalonnées dans la Galaxie et dans le Grand Nuage de Magellan (LMC).

Les céphéides les plus distantes sont mesurées par le télescope spatial Hubble (HST). On arrive à les détecter à des distance de l'ordre de 20 Mpc dans une vingtaines de galaxies. Cela représente des vitesses de récession assez faible v ~ 1200 km/s. Ce n'est pas cette mesure qui est utilisée prioritairement pour établir la loi de Hubble.
On utilise ce petit échantillon galactique pour étalonner des indicateurs de distances secondaires tels que la relation de Tully-Fisher ou la luminosité des SN Ia qui seront à leur tour utilisées pour mesurer H₀ dans le champ lointain (v> 7000 km/s-1), où l'impact des vitesses particulières perd de l'importance.

source

Si tu veux le détail de la méthodo et des résultats tu peux consulter l'article de 2001:

Final Results from the Hubble Space Telescope Key Project to Measure the Hubble Constant

We present here the final results of the Hubble Space Telescope Key Project to measure the Hubble constant. We summarize our method, the results and the uncertainties, tabulate our revised distances, and give the implications of these results for cosmology. The analysis presented here benefits from a number of recent improvements and refinements, including (1) a larger LMC Cepheid sample to define the fiducial period-luminosity (PL) relations, (2) a more recent HST Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) photometric calibration, (3) a correction for Cepheid metallicity, and (4) a correction for incompleteness bias in the observed Cepheid PL samples. New, revised distances are given for the 18 spiral galaxies for which Cepheids have been discovered as part of the Key Project, as well as for 13 additional galaxies with published Cepheid data. The new calibration results in a Cepheid distance to NGC 4258 in better agreement with the maser distance to this galaxy. Based on these revised Cepheid distances, we find values (in km/sec/Mpc) of H0 = 71 +/- 2 (random) +/- 6 (systematic) (type Ia supernovae), 71 +/- 2 +/- 7 (Tully-Fisher relation), 70 +/- 5 +/- 6 (surface brightness fluctuations), 72 +/- 9 +/- 7 (type II supernovae), and 82 +/- 6 +/- 9 (fundamental plane). We combine these results for the different methods with 3 different weighting schemes, and find good agreement and consistency with H0 = 72 +/- 8. Finally, we compare these results with other, global methods for measuring the Hubble constant.

[moijdikssékool]

je ne cherche pas une calibration de la distance mais de la vitesse. A-t-on calibré le redshift des signaux issus de galaxies sur celui de la variation des variations de luminosité des céphéides en fonction de la vitesse d'éloignement (phénomène du à l'effet relativiste faisant varier la durée entre deux pulses en fonction de la 'vitesse' d'éloignement, ou de rapprochement mais dans ce cas là les 'vitesses' sont faibles)? ou, finalement, l'expansion de l'univers ne provoque-t-il pas d'effet relativiste comme la variation de durée entre deux pulses, mais seulement un redshift sur les signaux

[Gilgamesh]

Quand tu te pose ce genre de question, commence par calculer un ordre de grandeur, ça donne souvent la réponse.

Ici on va prendre le facteur de Lorentz : pour la céphéide la plus éloignée mesurable par le HST, on a v = 1200 km/s, soit v/c = 0,005 soit un ratio durée observée/durée propre de 1/(1-v²/c²) ~ 1,00001.

Tu penses bien que la relation période luminosité des céphéide n'est pas fixée au cent-millième près, donc c'est complètement noyé dans le bruit de fond,

[A voir en vidéo sur Futura]

[moijdikssékool]

donc c'est complètement noyé dans le bruit de fond

OK
Avec une durée des variations de 3 à 50jours, il faut donc observer une variation (moyennée en statistique) entre 2 et 43s. Avec les nouveaux télescopes, pourrait-on distinguer le signal? Le temps de pose pour les objets situés à 20MPc pourront-ils bénéficier d'un temps de pose de l'ordre de 10sec, voire de l'ordre de la seconde?
Le modèle s'attend-il à constater une telle variation? Je veux dire est-ce que l'on s'attend à ce que le phénomène dit de l'expansion provoque cette variation, ou non, les variations ne dépendront que de la vitesse, locale, des galaxies, quelque soit les distances qui nous en séparent?

[Gilgamesh]

Représente toi de quoi on parle. Les céphéides ce sont des étoiles dont la pulsation est du à l'opacité variable de l'enveloppe. C'est un miracle d'avoir un phénomène aussi lumineux et aussi régulier, mais il n'y a aucune chance d'arriver à un calibrage à la minute près de ce genre de phénomène qui dans le détail possède une variabilité intrinsèque du à la composition (métallicité) et à l'histoire particulière de l'étoile.

De plus les céphéides sont des oiseaux rares, on analyse de petits échantillons.

La nouveauté la plus attendu dans ce domaine, ce sont les résultat de la mission Gaia : la mission va pouvoir mesurer la parallaxe de ces étoiles et permettre une calibration bien plus précise de la relation période-luminosité. La premier dépouillement des données recueillies le Gaia Data Release 1 (Gaia DR1) nous livre une échantillon de 3194 étoiles variable dont 599 Céphéides et 2595 RR Lyrae dont 386 (43 Céphéide et 343 RR Lyrae) sont de nouvelles découvertes par Gaia.

[moijdikssékool]

Ici on va prendre le facteur de Lorentz : pour la céphéide la plus éloignée mesurable par le HST, on a v = 1200 km/s, soit v/c = 0,005 soit un ratio durée observée/durée propre de 1/(1-v²/c²) ~ 1,00001

finalement, on pourrait utiliser ce calcul pour estimer la durée moyenne de variation de luminosité des supernovae (environ 30jours mieux que pour les céphéides, de 1 à 100jours), que l'on peut, elles, voir très loin. Donc, en faisant une statistique sur cette durée, en moyenne, elle devrait augmenter avec la distance. Est-ce que l'on observe?
J'imagine que non! En fait v est la vitesse propre de l'étoile (ou de la galaxie dans laquelle elle est), et non la vitesse apparente de l'étoile que l'on déduirait du redshift (parceque sinon, si v est plus grand que c, ça coince).
Donc en fait l'expansion n'a pas d'effet relativiste sur les durées, en fait...
Dois-je comprendre que l'expansion de l'Univers ne provoque pas d'expansion de l'espace-temps? Finalement, qu'est-ce qui s'étend?

[Gilgamesh]

finalement, on pourrait utiliser ce calcul pour estimer la durée moyenne de variation de luminosité des supernovae (environ 30jours mieux que pour les céphéides, de 1 à 100jours), que l'on peut, elles, voir très loin. Donc, en faisant une statistique sur cette durée, en moyenne, elle devrait augmenter avec la distance. Est-ce que l'on observe?
J'imagine que non! En fait v est la vitesse propre de l'étoile (ou de la galaxie dans laquelle elle est), et non la vitesse apparente de l'étoile que l'on déduirait du redshift (parceque sinon, si v est plus grand que c, ça coince).
Donc en fait l'expansion n'a pas d'effet relativiste sur les durées, en fait...
Dois-je comprendre que l'expansion de l'Univers ne provoque pas d'expansion de l'espace-temps? Finalement, qu'est-ce qui s'étend?

Ah, si pour les SN Ia il faut bien tenir compte de l'allongement de la courbe de lumière en 1+z (avec z allant de 0,01 à 1 typiquement). C'est notamment important parce qu'on applique à ces chandelles standards une correction empirique de la luminosité absolue en fonction de la largeur de la courbe de lumière (stretch factor).

[moijdikssékool]

on applique à ces chandelles standards une correction empirique de la luminosité absolue en fonction de la largeur de la courbe de lumière (stretch factor)

OK, on trouve ce papier par exemple. Bon, pas de calcul genre v/c, l'effet n'est pas vraiment caractérisé sous forme relativiste (de toute façon ça amènerait à supposer que l'on peut avoir v>c), ce n'est qu'empirique. Les courbes à la fin ne paraissent pas si pertinentes que ça. On est dans le '5sigma'?

It is not understood from the current state of the theory of SNe Ia whether this is a fortuitous coincidence or a reflection of some physics timescale

Des pistes sont données pour les études plus axées sur la théorie mais (une rapide recherche sur arxiv ne donne pas grand chose) je ne suis pas contre une étude, plus récente, sur ce phénomène de stretch...

[Gilgamesh]

A ma connaissance ca reste une loi purement empirique. On constate que les supernovas qui mettent le plus de temps a decroitre sont egalement les plus lumineuses, et que quand on applique ce facteur correctif, on reduit enormement la dispersion des mesures.

[moijdikssékool]

si je résume:

Imax/ImaxRef indique la distance par rapport à une supernovae de référence (dont on connaît la distance avec un autre procédé)
D1/Dref indique sa vitesse par rapport à une supernovae de référence (dont on connaît la vitesse avec un autre procédé)

[moijdikssékool]

je voulais dire vitesse apparente
et j'ai oublié de mettre 'fR' sur l'axe des ordonnées des deux graphiques à droite, dont l'expression se trouve page4 du document mentionné plus haut, l'axe des ordonnées des deux graphiques du milieu étant nommé 'scaled magnitude'

[Gilgamesh]

je voulais dire vitesse apparente

Le redshift. C'est ca l'obervable. Aucun interet de transcrire ca en vitesse.