TIPE : Effet Doppler

[-Guillaume-]

Bonsoir à tous.

Actuellement étudiant en sup, je prépare un TIPE à propos de l'effet Doppler, et plus particulièrement à son intérêt en astrophysique.

Mon plan, à titre d'information :
1) Expérience de l'Effet Doppler sonore
2) Application à la mesure de distance Terre-étoile

J'en viens à ma question : comment, à partir d'un spectre de raies d'une étoile, détermine-t-on la largeur Doppler associée à ce spectre ?

Dans la littérature je n'ai trouvé que peu d'informations. Ce que j'en pense : au laboratoire on détient des spectres de référence, où les raies sont supposées infinement fines. Or sur le spectre de raies des étoiles, ces bandes sont et élargies, et de travers : à cause de l'effet Doppler ... mais y a-t-il une formule liant la largeur d'une bande et sa distance à la Terre ?

Merci, et bonne soirée
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[Penangol]

Salut !
Tu confonds 2 conséquences de l'effet Doppler.
L'élargissement des raies est due à la température. Grosso modo, chauffer étale la distribution des vitesses, tu as donc des électrons qui se déplacent vers toi ou qui s'éloignent, ce qui décale légèrement les longueur d'onde perçues, d'où l'élargissement. Mais attention, meme en labo à 0K (ou presque), la raie n'est pas infiniment fine, du fait du principe d'incertitude.
Le décalage des raies (redshift en général) est du au mouvement de l'étoile. C'est à partir de ce décalage qu'on détermine non pas sa position mais sa vitesse. Il faut ensuite utiliser d'autres méthodes pour remonter à la distance (modèles cosmologiques pour traiter l'expansion de l'univers par exemple).
Penangol, après 2 ans de TIPE sur l'effet Doppler appliqué au quasars.

EDIT : et bienvenu sur Futura !

[-Guillaume-]

Bonjour Penangol

L'élargissement des raies est due à la température. Grosso modo, chauffer étale la distribution des vitesses, tu as donc des électrons qui se déplacent vers toi ou qui s'éloignent, ce qui décale légèrement les longueur d'onde perçues, d'où l'élargissement. Mais attention, meme en labo à 0K (ou presque), la raie n'est pas infiniment fine, du fait du principe d'incertitude.

C'est tout compris !

Le décalage des raies (redshift en général) est du au mouvement de l'étoile. C'est à partir de ce décalage qu'on détermine non pas sa position mais sa vitesse. Il faut ensuite utiliser d'autres méthodes pour remonter à la distance (modèles cosmologiques pour traiter l'expansion de l'univers par exemple).

Ok. En fait grâce à cette méthode on peut déterminer la vitesse radiale d'une étoile, et en connaissant la vitesse tangentielle (dans le réf géocentrique) on peut remonter à sa distance ?

J'ai lu sur wiki que la largeur Doppler suit une loi de répartition gaussienne, est-ce essentiel ? (http://fr.wikipedia.org/wiki/Largeur_Doppler_d'une_raie_spe ctrale )

Ce qui serait très intéressant, ce serait que je trouve une raie spectrale d'une étoile quelconque, puis de l'analyser et d'en tirer sa vitesse radiale. Mais il me faut une raie, et une méthode. Donc si quelqu'un détient une des deux, je suis preneur ^^

Merci beaucoup pour ton aide ainsi que pour l'accueil

[-Guillaume-]

Serait-ce une application directe de la formule ?

Avec

Sinon j'ai entendu qu'il fallait faire intervenir la constante de Hubble dans les calculs .. ah vi ? ^^

Merci encore

[A voir en vidéo sur Futura]

[Penangol]

Bonsoir !
Pour ce qui est de la répartition gaussienne, c'est en réalité le profil de vitesses des particules. C'est que je t'expliquais : comme les molécules se rapprochent où s'éloignent (la distribution des vitesses est donnée par la gaussienne), la bande semble plus large.
Pour ce qui est de la constante de Hubble... L'idée, c'est que le mouvement de l'étoile est dû à l'expansion de l'univers. L'étoile ne bouge pas vraiment, mais la métrique change, les distances s'allongent, d'où une impression de mouvement. La relation de Hubble consiste à dire que ce mouvement est relié linérairement à la distance : V=Ho*D. Plus tu es loin, plus tu vas vite, comme deux points sur un ballon de baudruche qu'on gonfle.
La formule que tu donnes de l'effet Doppler est la plus simple possible, au premier ordre. Je te conseille de commencer par trouver la formule exacte en physique classique (attention, la situation n'est pas symétrique si le capteur ou la source bouge !)
Pour ce qui est de la méthode, tu as un protocole tout trouvé : établir un spectre, déterminer le redshift, et remonter à la vitesse. Parmi les trucs sympa autour de ce thème, tu peux dévelloper autour de la détection des exoplanètes. Si la planète est suffisamment lourde, son mouvement autour de l'étoile déplace un peu l'étoile (cf problème à deux corps). L'étoile a donc par rapport à la terre un mouvement tantot d'approche tantot de recul : son spectre oscille autour d'une valeur de référence. En déterminant l'amplitude et la fréquence des variations, tu peux remonter à la masse et à la distance étoile-planète.
vala !