Vitesse radiale et mesure Doppler

La mesure de la vitesse radiale utilise le décalage Doppler des raies spectrales pour déterminer la vitesse à laquelle un objet se déplace vers ou s'éloigne de l'observateur le long de la ligne de visée.

Definition

La vitesse radiale est la composante de la vitesse d'un objet le long de la ligne de visée de l'observateur, mesurée à partir du décalage Doppler de ses raies spectrales par rapport à leurs longueurs d'onde au repos.

Scope

Ce sujet aborde la mesure des vitesses le long de la ligne de visée à partir des décalages des raies spectrales, y compris la corrélation croisée avec des spectres modèles, les techniques de précision utilisées pour détecter les minuscules mouvements de recul induits par les exoplanètes, et la détermination des décalages vers le rouge des galaxies et des quasars. Il traite de la correction barycentrique et des méthodes de référence de longueur d'onde qui permettent une grande précision.

Core questions

• Comment un décalage Doppler est-il converti en vitesse le long de la ligne de visée ?
• Comment la corrélation croisée avec un spectre modèle permet-elle d'obtenir une vitesse précise ?
• Quelles techniques instrumentales et de référence permettent une précision de l'ordre du mètre par seconde pour la détection d'exoplanètes ?
• Comment les décalages vers le rouge des galaxies et des quasars sont-ils mesurés et corrigés par rapport à un référentiel standard ?

Key theories

Mesure de vitesse par corrélation croisée

Décaler un spectre modèle par rapport à un spectre observé et trouver le décalage qui maximise leur corrélation donne une vitesse radiale précise même pour des spectres bruyants ou composites.

Méthode du réflexe Doppler pour les exoplanètes

Une planète fait orbiter son étoile hôte autour de leur centre de masse commun, produisant un signal de vitesse radiale périodique dont l'amplitude et la période révèlent la masse et l'orbite de la planète.

Clinical relevance

Les vitesses radiales révèlent les orbites d'étoiles binaires et les masses stellaires, les mouvements de recul qui ont permis de découvrir des centaines d'exoplanètes, la dynamique des amas stellaires et des galaxies, et les décalages vers le rouge qui cartographient la structure à grande échelle et l'expansion cosmique.

History

Les décalages Doppler ont été utilisés pour la première fois pour les mouvements stellaires au XIXe siècle ; les méthodes de corrélation croisée ont systématisé les relevés de décalage vers le rouge des galaxies, et les spectrographes stabilisés avec des références de longueur d'onde précises ont ensuite atteint la précision qui a permis de détecter la première exoplanète autour d'une étoile de type solaire.

Seminal works

• mayorQueloz1995
• tonryDavis1979
• gray2005

Frequently asked questions

La vitesse radiale peut-elle mesurer le mouvement à travers le ciel ?

Non ; le décalage Doppler ne détecte que le mouvement vers ou s'éloignant de l'observateur le long de la ligne de visée. Le mouvement à travers le ciel est mesuré séparément par astrométrie sous forme de mouvement propre.

Pourquoi la correction barycentrique est-elle nécessaire ?

Le mouvement orbital et de rotation de la Terre ajoute son propre décalage Doppler ; la correction vers le barycentre du système solaire élimine cela afin que la vitesse mesurée reflète le mouvement réel de l'objet.