Que mesurer ?


Identification d'un élément

La mesure de la longueur d'onde permet d'identifier avec précision l'élément chimique responsable. En théorie. En pratique, il n'est pas toujours facile de se procurer les tables de longueurs d'onde de tous les éléments de la nature, d'autant que pour chaque atome, de nombreuses transitions sont possibles.
L'identification est beaucoup plus facile lorsque l'on sait ce que l'on cherche... La littérature et la connaissance physique de base de l'objet que l'on étudie sont fortement recommandées. Il est inutile de rechercher des raies métalliques dans une étoile de type O, A, ou B ...

L'identification des raies est sans doute le sport le plus difficile de la spectrosopie...


Température

La théorie nous dit qu'une étoile peut etre assimilée à un "corps noir". La définition d'un corps noir précise qu'il s'agit d'un corps qui absorbe toutes radiations extérieures et qui ne rayonne que par son énergie interne. Le spectre d'un corps noir ne présente pas de raies, mais un continuum plus ou moins intense aux différentes longueurs d'onde et dont le profil est caractéristique de la température interne.

Si donc on observe le profil du continuum d'une étoile sur une large plage de longueur d'onde et SI on a au prélable calibrer le flux recu on peut remonter à la température de Plank en recherchant la température qui simulera le profil observé.


Vitesses

Le profil d'une raie est affecté par effet Doppler-Fizeau si les atomes lui ayant donné naissance sont animés d'une vitesse relative non-nulle. Les étoiles à vitesse de rotation élevée présentent des raies plus larges, raies élargies par la distribution de vitesses dans le milieu. De même, une enveloppe en expansion donnera naissance à des raies élargies. La mesure de la largeur à mi-hauteur permet de déterminer la vitesse relative par rapport à l'observateur.


Comparaisons

La comparaison entre spectres est souvent nécessaire pour détecter des évolutions au cours du temps. On peut se contenter de superposer les spectres et mettre ainsi visuellement en évidence les éventuels changements, ou en calculant la largeur équivalente d'une raie quantifier plus finement l'étendue de la modification observée.

La superposition simple de deux spectres n'est significative que si les deux spectres ont la même intensité ou si l'on ne cherche qu'à identifier un décalage en longueur d'onde.Hors, ces conditions sont fort rares, et il est préférable de procéder à une normalisation du profil.
Cette opération consiste à calculer la moyenne du continuum sur une région ne présentant pas de raies. L'ensemble du profil est ensuite divisé par cette moyenne, le continuum se retrouvant à 1 et le reste du spectre gradué en intensité relative par rapport à ce continuum.

La largeur équivalente d'une raie caractérise sa force puisqu'elle représente l'énergie absorbée ou dissipée par une raie spectrale. A partir d'un continuum normalisé à 1, on calcule cette largeur (LEQ) en mesurant l'aire délimitée par la raie. Elle s'exprime en angströms puisqu'elle peut être représentée par l'aire d'un rectangle de hauteur unité et de largeur LEQ.

Cette mesure permet de suivre la puissance d'une raie au cours du temps alors qu'aucune évolution visuelle n'est apparente.

    28 Tau

LEQ

    17 Juin 94

33.5

    27 Février 96

37.2

    29 Juin 96

39.4


Largeur à mi-hauteur

Toute raie devrait avoir un profil théorique infiniment fin, un "dirac".

Mais la fente ayant une ouverture non nulle, le profil est celui d'une gaussienne que l'on caractérise par sa largeur à mi-hauteur. Cette grandeur exprime la résolution de l'instrument. Plus elle est petite, plus l'instrument permettra de distinguer deux raies peu espacées.

La largeur à mi-hauteur se calcule en plusieurs étapes:

  1. calcul du maximum de la raie divisé par deux: I/2
  2. identification des deux longueurs d'onde L1 et L2 pour lesquelles on retrouve cette intensité de part et d'autre du maximum de la raie
  3. calcul de la largeur à mi-hauteur FWMH = L2-L1 (Full Width Mid Height)