Précisions - différences photométrie/spectroscopie

[fabio123]

Bonjour,

j'aimerais avoir des précisions sur la (ou les) différences en Astrophysique entre la photométrie et la spectroscopie.

Il est indiqué sur Wikipedia/Photométrie que "La photométrie s'occupe de mesurer, dans une bande spectrale donnée, l'intensité de la lumière d'une étoile ou de tout autre objet astrophysique, et de sa variation dans le temps".

De l'autre coté, la spectroscopie consiste à décomposer la lumière reçue pour savoir quelle est la répartition d'énergie selon la fréquence : je ne comprends pas bien quelle est la différence avec la photométrie car dans les 2 cas, on intègre bien dans le temps d'acquisition de l'observation pour avoir une "répartition lumineuse". L'intensité lumineuse représente t-elle le flux intégré sur toutes les fréquences ?

La technique de photométrie se concentrerait plutôt dans un intervalle de fréquence plus petit alors que la spectroscopie utilise une gamme plus large de fréquences ?

Un collègue utilise un programme de simulation appelé "hyper z" qui permet de déterminer la nature et le redshift des astres observés en fonction de leur photométrie : là aussi je ne comprends pas très bien la technique car il manipule des spectres au sens "spectroscopie", c'est-à-dire comme des courbes d'intensité en fonction de la longueur d'onde.

Comment ce programme détermine le redshift à partir de spectres ? : utilise-t-il un simple effet doppler relativiste (vitesse en fonction de z) ?

Je pense qu'il doit y avoir, dans cet outil informatique, des spectres "types" d'objets astrophysiques connus (galaxies spirales, elliptiques, quasars ...) pour déterminer la nature des objets observés (données expérimentales).

Toute aide est la bienvenue !
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[bintang]

Bonjour,

La photométrie permet de déterminer le type spectral d'une étoile en ne mesurant que 2 longueurs d'onde de son spectre. Exemple de l'indice B-V normalisé : On mesure l'intensité lumineuse dans le bleu et le vert pour déterminer simplement la 'pente' du spectre vu comme un spectre de corps noir. On pourrait dire que l'on mesure un spectre de très très basse résolution.

Exemple de spectre pour une étoile de type A (Vega):
VegaTotal.gif

Exemple de spectre pour une étoile de type M (Betelgeuse) :
betelgeuse.png

La spectrométrie (tout le spectre) permet de déterminer plus précisément les raies spectrales d'éléments chimiques.
- La forme des raies permet de déterminer la pression et/ou la densité du gaz pour une raie donnée (différence entre une géante rouge et une naine rouge pour une meme raie spectrale par exemple).
- La longueur d'onde précise de la raie permet de mesurer une vitesse radiale (vitesse de rotation d'une galaxie, redshift ...) en mesurant l'écart entre la valeur théorique de la longueur d'onde de la raie et sa valeur effective.

Le satellite Gaia utilise les 2 techniques : Photométrie dans le bleu et le rouge pour déterminer le type spectral et spectrometre basse résolution RVS pour déterminer la vitesse radiale
CCD Gaia.jpg

Effectivement, les logiciels de spectroscopie amateur comme VISUAL SPEC (Valerie Desnoux) ou RSPEC (Real-Time Spectroscopy) par exemple, proposent des profils spectraux stellaires standard pour tout type d'étoile, ou même les valeurs précises de longueur d'onde de toutes les raies d'un élément chimique.

[bintang]

Petite précision sur le satellite GAIA.

Le spectroscope RVS utilise les raies dans le proche IR du Calcium ionisé 1 fois CAII. Raies très facilement identifiables, y compris par les amateurs pratiquant la spectroscopie en très basse résolution avec un réseau Star Analyser de 100l/mm par exemple.

CAII RVS.jpg

CAII spectre.jpg

[bintang]

Exemple de courbe d'indice de couleur B-V (Bleu 442nm - Visible 540nm) :



Un lien de l'Observatoire de Paris sur les indices de couleur

[A voir en vidéo sur Futura]

[fabio123]

@Bintang,

Merci beaucoup pour ton aide et les schémas.

[Gilgamesh]

Pour compléter je dirais que la différence entre les deux tient à l'instrument qu'on met devant le CCD : des filtres (ou rien) pour la photométrie, un réseau dispersif pour la spectro.

[fabio123]

@Gilgamesh

l'instrument qu'on met devant le CD

Tu veux dire devant le capteur CCD ?

@Bintang

B pour bleu, et V pour "Visible" ou "Vert" ?

[Gilgamesh]

Tu veux dire devant le capteur CCD ?

Oui, j'ai corrigé

[bintang]

@Bintang : B pour bleu, et V pour "Visible" ou "Vert" ?

Dans la définition des indices de couleur, V veut bien dire "Visible" et non "Vert", mais en pratique, la longueur d'onde définie pour le visible (540nm ou 550nm) correspond à la couleur verte (490nm à 573nm)

[fabio123]

Bonjour,

La photométrie permet de déterminer le type spectral d'une étoile en ne mesurant que 2 longueurs d'onde de son spectre. Exemple de l'indice B-V normalisé : On mesure l'intensité lumineuse dans le bleu et le vert pour déterminer simplement la 'pente' du spectre vu comme un spectre de corps noir. On pourrait dire que l'on mesure un spectre de très très basse résolution.

Exemple de spectre pour une étoile de type A (Vega):
Pièce jointe 373023

Exemple de spectre pour une étoile de type M (Betelgeuse) :
Pièce jointe 373024

@BinTang : Juste une petite précision, pourquoi les 2 spectres que tu donnes ont-ils des pentes globalement opposés (décroissant pour Vega Type A) et croissant pour Betelgeuse type M) ? Merci

[Gilgamesh]

C'est juste une question de température de surface. Le spectre de Vega (T* ~ 8000 K) est coupé à gauche mais il décroit abruptement en dessous de 4000 angström et pareillement le spectre de Bétélgeuse (T*~3000 K) redescend après 9500 angström .