1Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Nicolas Nardetto Soutenance de Thèse – OCA – Le 28 nov. 2005
DIRECTEUR de Thèse : Denis MOURARD
CO-DIRECTEUR de Thèse : Philippe MATHIAS
2Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
PLAN
1 – Les Céphéides et les distances dans l’Univers
2 – La méthode de la parallaxe de pulsation ( , , )
3 – Les observations du VLTI
4 – Le facteur de projection
5 – La dynamique atmosphérique
6 – Conclusions & Perspectives
p
p
PLAN
1 – Les Céphéides et les distances dans l’Univers
2 – La méthode de la parallaxe de pulsation ( , , )
3 – Les observations du VLTI
4 – Le facteur de projection
5 – La dynamique atmosphérique
6 – Conclusions & Perspectives
p
p
3Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
L'univers jusqu'à 250 années lumière : Le voisinage du soleil
• méthode de la parallaxe trigonométrique HIPPARCOS : 150pc, 6000 étoiles, 5%
4Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
L' Univers jusqu'à 5000 années lumière : Le bras d’Orion
• Céphéides : méthode de la parallaxe de pulsation 1kpc, 65 Céphéides, 5%
5Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
L'Univers jusqu'à 50000 années lumière : La voie lactée
• Céphéides : GAIA (2011) 3 kpc, 250 Céphéides, 1%
6Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
L'univers jusqu’à 5 millions d’années lumière :Le groupe local
• relation P-L des Céphéides (observations au sol)
7Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
L'univers jusqu'à 100 millions d'années lumière : Le Superamas de la Vierge
• relation P-L des Céphéides (observations spatiales : ex. HST)
8Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
L'univers jusqu'à 1 milliard d'années lumière : Les Superamas voisins
• utilisation de méthodes « secondaires » (Tully-Fischer, Supernovae)
• Loi de Hubble
9Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Les distances dans l’univers
1011 10
2
103
104
105
106
107
108
109
Distance (pc)
101
1 102
103
104
105
106
107
108
109
Hyades
GC
LMC
M3
1
Gr.Lo
cal
SG
L
Hipparcos
GAIA - Céphéides
Parallaxe de Pulsation
Céphéides
SN
Tully-Fischer
Loi de Hubble
Seco
ndaire
sPrim
aire
s
10Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
PLAN
1 – Les Céphéides et les distances dans l’Univers
2 – La méthode de la parallaxe de pulsation ( , , )
3 – Les observations du VLTI
4 – Le facteur de projection
5 – La dynamique atmosphérique
6 – Conclusions & Perspectives
p
p
11Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
La méthode de la parallaxe de pulsation
1.
V puls
V rad
VVp
rad
puls2.
R
3.
12Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
PLAN
1 – Les Céphéides et les distances dans l’Univers
2 – La méthode de la parallaxe de pulsation ( , , )
3 – Les observations du VLTI
4 – Le facteur de projection
5 – La dynamique atmosphérique
6 – Conclusions & Perspectives
p
p
13Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Observations VINCI/VLTI (1/2)90 heures d’observations 7 Céphéides 3 bases (sidérostats) bande K
X Sgr
pcd ]17,7,3[18324
dDi 305.9)(model Ordre 0
Gieren et al. (1998)
CORAVEL Burki et al. (1982)
Ordre 1
W Sgr
pcd ]21,8,3[22386
dD
dD i
i)(305.9)(model
TF
ACB
Claret (2000)
14Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
l Car VLTI/VINCI
Observations VINCI (2/2)
pcd ]3,21[23603
dR
LD 305.9modelOrdre 2
C1 : Méthode de la parallaxe de pulsation : 5% d’erreur sur la distance de l Car
Cepheid distances from infrared long-baseline interferometry I. VINCI/VLTI observations of seven Galactic Cepheids. P. Kervella, N. Nardetto, D. Bersier, D. Mourard and V. Coudé du Foresto., 2004, A&A, 416, 941K
15Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Calibration de la relation Période-Luminosité Cepheid distances from infrared long-baseline interferometry II. Calibration of the Period-Radius and Period-Luminosity relations. P. Kervella,, D. Bersier, D. Mourard , N. Nardetto and V. Coudé du Foresto., 2004, A&A, 423, 327K
VVV PM 1log
073.0769.2 V
075.0209.4 V
(LMC)
C2 - Précision en magnitude sur le Point-zéro : 0.08 en bande V 0.06 en bande K
Cepheid distances from infrared long-baseline interferometry III. Calibration of the surface brightness-color relations. P. Kervella, D. Bersier, D. Mourard, N. Nardetto, P. Fouqué, and V. Coudé du Foresto., 2004, A&A, 428, 587K The angular size of the Cepheid lCar : a comparison of the interferometric and surface brightness techniques. P. Kervella, P. Fouqué, J. Storm, W. P. Gieren, D. Bersier, D. Mourard, N. Nardetto, V. Coudé Du Foresto, 2004, ApJ, 604, 113K
…
16Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Perspective : le programme Céphéides avec AMBER/VLTI
Obtenir une précision de 0.01 mag. sur le point zéro de la relation P-L
P1 :
Mesure directe de la variation de l’assombrissement centre-bord de l Car avec la phase.
P2 :
17Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
PLAN
1 – Les Céphéides et les distances dans l’Univers
2 – La méthode de la parallaxe de pulsation ( , , )
3 – Les observations du VLTI
4 – Le facteur de projection
5 – La dynamique atmosphérique
6 – Conclusions & Perspectives
p
p
18Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
La définition de la vitesse radiale
Dor – FeI lineObservations HARPS
V rad
mg mc g m
ACB(i)sinV rot c
V puls
?
19Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Le facteur de projection (1/2)
• Effet de projection géométrique
km/s30V puls
5.1cp
km/s20VRc
0u
0 c
km/s0isin V rot
ACB
Dispersion Doppler
Rotation
Dispersion Doppler
•Effet de l’assombrissement centre-bord
39.1cp
km/s5.21VRc
7.0u
0 c
ACB
Rotation
km/s30V puls
km/s0isin V rot
20Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Le facteur de projection (2/2)• Effet de la rotation
km/s30V puls
km/s20VRc
5.1cp
0u
0 c
ACB
Dispersion Doppler
Rotation
km/s10isin V rot
C3 : La VR déduite grâce à la méthode du premier moment de la raie est indépendante de et de . c isinV rot
• Effet de la largeur de la raie c
km/s20VRc
5.1cp
0u
30.0 c
ACB
Dispersion Doppler
Rotation
km/s0isin V rot
km/s30V puls
21Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Observations HARPS de 10 Céphéides (P=3j à P=42j)
Dor – FeI line
masyFWHM
mAf
si
1
2ln42
exp1 2
masyFWHM
mAf
si
1
2ln42
exp1 2
300 spectres
Des milliers de raies
22Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Observations HARPS
CorrelationVRm
R TrA, P=3.39j
S Cru, P=4.69j
Y Sgr, P=5.77j
DorP=9.84j
Gem,P=10.15j
Y Oph=17.13j
RZ Vel, P=20.40j
l Car, P=35.56j
RS Pup, P=41.51j
Asymétrie FWHM
23Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Procédure d’ajustement
(mod.) (obs.) cc VRVR
4.
iVrotsin
c3.
ACB
pulsVcp
(obs.) cVR1. 2.
24Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Résultats HARPS
High resolution spectroscopy for Cepheids distance determination I. Line asymmetry
N. Nardetto, D. Mourard, P. Kervella, Ph. Mathias, A. Mérand, D. Bersier., 2005, soumis à A&A
skmPiVrot /0.15.20log9.07.11sin C4 :
Vro
t.si
ni (k
m/s
)
%2.07.9log1.07.10 PasyC5 :
Déca
lag
e e
n
asy
métr
ie (
%)
25Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
P4 : Etude multi-raie HARPS pour étudier les gradients de vitesse dans l’atmosphère
26Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
P5 : Les observations HARPS de X Sgr + observations AMBER
P=7.01j
cycle 1
cycle 2
cycle 3
27Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
P6 : Etude de la perte de masse via les profils de Balmer
R TrA – P=3.39j Dor – P=9.84j l Car – P=35.56j
28Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
PLAN
1 – Les Céphéides et les distances dans l’Univers
2 – La méthode de la parallaxe de pulsation ( , , )
3 – Les observations du VLTI
4 – Le facteur de projection
5 – La dynamique atmosphérique
6 – Conclusions & Perspectives
p
p
29Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
M L T eff
ZYX ,,
Modèle Statique0/ dtd
Vitesse initiale
)(0)0( rVV t
Modèle Hydro
0/ dtd
Cycle limite
Calcul de transfert
Profil de la raie Profil d’intensité: -continu
-raie
Période
Photométrie
pulsV
radV
Fokin (1990, 1991)
30Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Double mode
Fondamental
1er harmonique
Ajustement du modèle
P7 : Un modèle incluant la convection, une grille adaptative …
Cep
31Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Le facteur de projection et la définition de la vitesse pulsante
C6 : Sur-estimation des distances de 6%. C7 : La dépendance temporelle du p-facteur a peu d’impact sur la distance
« Self consistent modelling of the projection factor for interferometric distance determination » N. Nardetto, A. Fokin, D. Mourard, Ph. Mathias, P. Kervella, D. Bersier, 2004A&A...428...131
gVR
Spectroscopie : « vitesse du gaz dans la zone de formation de la raie (=2/3) »
Interférométrie dans le continu : « vitesse de la couche optique associée à la photosphère »
35.1p
27.1p
Mérand et al. 2005
32Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Impact de la variation de l’ACB sur la distance
C8 : La dépendance temporelle de l’ACB est négligeable pour la détermination de la distance (0.01%)
photo
UDk
33Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Le facteur de projection et la spectro-interférométrie (1/2)
skmpulsV /200
34Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Le facteur de projection et la spectro-interférométrie (2/2)
• Vers une confirmation spectro-interférométrique du facteur de projection…
C9
« Probing the dynamical structure of Cepheid’s atmosphere » N. Nardetto, F. Fokin, D. Mourard, Ph. Mathias, 2005, soumis à A&A
6%6%
35.1p
27.1p
PH
AS
E
V
Rayo
n
35Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
P8 : Perspectives Spectro-Interférométriques (e.g. Céphéides dans le LMC)
ACB pulsVc iVrotsin A
Pas de déplacement du photocentre…
: 10 & 20 km/spulsV
ACB pulsVc iVrotsin A
: 10 à 20 km/siVrotsin
x
ACB pulsVc iVrotsin A
: 10 & 20 km/s + : 10 km/spulsV iVrotsin
x
ACB pulsVc iVrotsin A
: 0.05 à 0.15 du continuA
x
ACB pulsVc iVrotsin A
de 1.38 mas à 1.53 mas (10%)Cep : 100 as (10 as)
Précision à 0.6 m &, B=300m : 0.5 as (VEGA/CHARA)Précision à 1 m &, B=200m : 1 as (AMBER/VLTI)
LMC : 3 as (0,3 as) Mourard & Nardetto, 2005, Rome
x
36Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Conclusions :
Précision obtenue sur la distance de l Car : 5%Précision sur le point-zéro : 0.06 magnitude (bande K)
Impact des gradients de vitesse sur le facteur de projection : 6%Vers une confirmation spectro-
interférométrique
VVp
rad
pulsUtiliser la méthode du premier moment L’asymétrie un indicateur de la dynamique atmosphérique
LA METHODE DE LA PARALLAXE DE PULSATION : UN NOUVEAU MOYEN D’ETALONNER LA RELATION P-L
37Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
Perspectives :
Augmenter l’échantillon d’étoiles (survey AMBER/VLTI de 20 Céphéides + CHARA + OHANA?)
Une étude multi-raies HARPS
La spectro-interférométrie avec AMBER/VLTI & VEGA/CHARA
Développement d’un modèle de nouvelle génération (avec convection, grille adaptative…)
VERS PLUS DE PRECISION & D’EXACTITUDE SUR LA RELATION P-L
Et à long terme :
Mesure de la distance des Céphéides du LMC en interférométrie différentielle GAIA
38Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05
« Le silence éternel de ces espaces infinis m’effraie » Pascal (Clermont 1623, Paris 1662)
Merci à tous…
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