faculté des arts et des sciences département de physique astronomie extragalactique cours 2:...

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Astronomie Astronomie ExtragalactiqueExtragalactique

Cours 2: Profils de Cours 2: Profils de luminosité des galaxiesluminosité des galaxies

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Profils de luminosité

• Elliptiques : loi r1/4

– cD– E & dE– dSph– BCD

• Disques : loi exponentielle– Spirales– Irrégulières– Naines– Enveloppe de cD

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Différents types de galaxies elliptiques

1. Elliptiques: L* ~ 2 x 1010 Lsun, MB ~ -20

2. E géantes: L > L*, MB < -20

3. E moyenne: L ~ 3 x 109 Lsun , MB < -18

4. E naines: L < 3 x 109 Lsun , MB > -18

5. dSph: L < 3 x 107 Lsun , MB > -14

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Isophotes

a) Isophotes elliptiques

b) Isophotes twistc) Diamond shaped) Boxy shape

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Profils de luminosité

Formes fonctionnelles suggérées:a) Loi Hubble-Reynolds (Hubble-Oemler)

b) Loi de Vaucouleurs r1/4 (Sersic)

c) Modèles de King (utilisés principalement pour les amas globulaires)

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Distribution de lumière Distribution de lumière (E)(E)

En apparence, structure très simple:Brillance de surface élevée au centreDécroissance uniforme en loi de

puissanceLoi de Hubble (1930):

I/I0 = [(r/a) + 1]-2

I0 : intensité au centre

a : paramètre d’échelle radial

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Distribution de lumière Distribution de lumière (E)(E)

Hubble law: bonne représentation du temps de Hubble (faible résolution, m brillant)

Meilleures observations: Sous-estime I dans les

régions intérieures Sur-estime I dans les

régions extérieures

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Distribution de lumière Distribution de lumière (E)(E)

Elliptiques: composées Elliptiques: composées uniquement d’étoiles uniquement d’étoiles de Pop IIde Pop II

Lumière diminue Lumière diminue comme rcomme r1/4 1/4

la brillance de surface la brillance de surface est très concentrée au est très concentrée au centrecentre

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Distribution de lumière Distribution de lumière (E)(E)

Loi r1/4 (de Vaucouleurs 1948)log(I/Ie) = -3.33[(r/re)1/4 -1]

re : rayon équivalent contenant ½ de la luminosité totale

Ie : intensité à re

pas de paramètres libre(r) = e + 8.325[(r/re)1/4 -1]

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Distribution de lumière Distribution de lumière (E)(E)

Modèles de King Modèles dynamiques

pour des systèmes auto-gravitant (ex: amas globulaires)

3 paramètres: 0 : brillance de surface

centrale rc : core radius c : concentration =

log(rc/rt) où rt = tidal radius

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Distribution de lumière Distribution de lumière (dSph)(dSph)

astroph0409565

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Distribution de lumière Distribution de lumière (dE)(dE)

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Distribution de lumière Distribution de lumière (cD)(cD)

r1/4

40 kpc

1 Mpc !

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Distribution de lumièreDistribution de lumière

Spirales: Spirales: bulbe * Pop II & bulbe * Pop II & disque * Pop Idisque * Pop I

Lumière du disque Lumière du disque diminue diminue exponentiellementexponentiellement

= = 00 + 1.1 + 1.1rr 1/1/ = échelle de = échelle de

longueur = longueur = distance diminue distance diminue de 1 magde 1 mag.

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Distribution de lumière Distribution de lumière (Sp)(Sp)

Les disques des galaxies spirales ont une décroissance exponentielle (Freeman 1970)

I(r) = I0 e-r ( = er/h)En magnitudes ( = -2.5logI)

(r) = 0 + 1.0857 r

0 = brillance de surface centrale

-1 = échelle de longueur (h) – décroit de 1/e

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Distribution de lumière Distribution de lumière (Sp)(Sp)

Correction pour la brillance de surface centraleBc(0) = B(0) + 2.5 log R25 – AB

2.5 log R25 = correction pour l’intégration le long de la ligne de visée ( corr. face-on) où R25 = (a/b)|25

AB = extinction galactique (RC3 ou autre)Note: AB(i) = extinction interne = 0.7

log[sec(i)] BT

0 = BT – AB(MW) – AB(i) - Kz

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Distribution de lumière Distribution de lumière (Sp)(Sp)

Freeman 1970

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Distribution de lumière Distribution de lumière (Sp)(Sp)

Bc(0) = cste = 21.65 (35 Sp)

Sb

a-1

(Boroson 1981) Bc(0) = 21.79 (25 Sp)

(Kent 1985) Bc(0) = 21.30 (70 Sp) Ltot = 2I0/a2

-Mdisk = 16.93 + 5log -1

(pour Bc(0) = 21.65)

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Distribution de lumière Distribution de lumière (Sp)(Sp)