Faculté des arts et des sciencesDépartement de physique
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)