Thèse de Nicolas NARDETTO – 28/11/05 1 Nicolas Nardetto Soutenance de Thèse – OCA – Le 28...

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…