D5 Spectroscopie astronomique

Topique

La spectroscopie est l'outil le plus puissant en astronomie : elle mesure les vitesses le long de la ligne de visée grâce au décalage Doppler des raies spectrales d'un objet. Ce décalage est directement proportionnel à la vitesse aux faibles vitesses, mais nécessite une correction relativiste supplémentaire dès que la vitesse approche une fraction significative de celle de la lumière, comme c'est le cas, par exemple, pour les quasars.

Cette même spectroscopie permet également d'identifier les éléments chimiques présents dans un objet à partir des longueurs d'onde caractéristiques de chaque transition atomique et de déterminer, à partir de ces mêmes raies, la température, la gravité de surface et les abondances chimiques de l'objet.

La largeur équivalente d'une raie spectrale quantifie, dans le cadre de cette analyse, l'intensité de cette raie par rapport au continuum de fond, et c'est précisément cette largeur équivalente qui sert de base à la mesure des abondances chimiques mentionnées précédemment.

Le pouvoir de résolution d'un spectrographe – sa capacité à distinguer avec précision des longueurs d'onde très proches – détermine la plus faible vitesse Doppler qu'il peut détecter. Les spectrographes spécialement conçus pour la recherche d'exoplanètes par la méthode des vitesses radiales exploitent ce pouvoir de résolution, associé à un contrôle extrêmement précis de la température et du vide de l'instrument, jusqu'à détecter des variations de vitesse de quelques centimètres par seconde seulement. Ainsi, de l'effet Doppler qui introduit ce document à la détection d'infimes variations de vitesse qui le conclut, en passant par l'identification des éléments chimiques et le pouvoir de résolution du spectrographe, la spectroscopie permet à la lumière d'un objet, décomposée en ses raies spectrales, de révéler à la fois sa composition et sa vitesse.

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