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Ann. Phys. Fr.
Volume 9, Number 3, 1984
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Page(s) | 503 - 533 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys:0198400903050300 | |
Published online | 01 June 2004 |
L'échelle des distances extragalactiques
1
Observatoire de Paris-Meudon et Université Paris-XI, France
2
Observatoire de Lyon, France
On passe en revue les différentes méthodes de détermination des distances des galaxies. Après quelques rappels historiques, on étudie en détail la méthode de Sandage et Tammann qui repose sur une relation de calibration primaire (la relation période-luminosité-couleur des étoiles céphéides), une relation de calibration secondaire (le diamètre moyen des trois plus grandes régions HII) et une relation de calibration tertiaire (la calibration en magnitude absolue des classes de luminosité). Les principales critiques portent sur l'utilisation de ces critères extrapolés à des domaines de valeur des paramètres pour lesquels ils n'ont pas été établis. On présente ensuite la méthode de de Vaucouleurs qui repose sur l'utilisation à chaque étape de plusieurs critères indépendants. La méthode radio repose sur une relation empirique entre la largeur de la raie 21 cm observée dans une galaxie et la magnitude absolue de cette galaxie, relation qui trouve son origine dans la relation masse-luminosité des galaxies. Elle est actuellement la plus précise, fournissant des modules de distance avec une précision de 0,3 magnitude, et confirme l'échelle courte des distances qui conduit à une valeur de la constante de Hubble voisine de 100 km s-1 Mpc -1. On passe ensuite en revue quelques autres méthodes, de plus ou moins grande portée, dont la méthode globale qui permet une recherche impersonnelle des relations de calibration conduisant aux critères de distance les plus sensibles. La calibration absolue de l'échelle des distances repose sur un petit nombre de galaxies relativement proches : le choix de la distance de ces galaxies est crucial. Une calibration indépendante repose sur les paramètres de notre Galaxie et confirme l'échelle courte. Une autre calibration également indépendante repose sur le rayonnement des supernovae mais semble d'application difficile compte tenu de la complexité de la modélisation des mécanismes physiques en jeu. En conclusion, la valeur de H0 voisine de 100 qui semble se confirmer implique une valeur non nulle de la constante cosmologique, compte tenu des résultats récents sur les âges des amas globulaires et la cosmochronologie nucléaire.
Abstract
Different methods of extragalactic distances determination are reviewed. After some historical considerations, the method of Sandage and Tammann is studied in detail. This method relies on one primary calibration relation (the period-luminositycolor relation for cepheïd stars), one secondary calibration relation (the mean diameter of the 3 largest HII regions) and one tertiary calibration relation (the absolute magnitude of each luminosity class). The main criticisms concern the extrapolation of these criteria to a range of values of the parameters outside the range from which they have been obtained. The method of de Vaucouleurs is then presented ; it relies, at each step, on the use of several independent criteria. The radio method relies on an empirical relation between the 21 cm line width observed in a galaxy and the absolute magnitude of the galaxy, a relation linked to the mass-to-luminosity ratio of a galaxy. It seems to be presently the most precise one at large distance, giving distance moduli with an accuracy of 0.3 magnitude and confirms the short distance scale, leading to a value of the Hubble constant of about 100 km s-1 Mpc-1. Some other methods reaching different ranges are then reviewed ; among them, the global method allows an impersonal determination of calibration relations leading to the most sensitive distance criteria. The absolute calibration of the distance scale relies on a small number of nearby galaxies : the distances adopted for these galaxies are thus crucial. An independent calibration is obtained from our Galaxy parameters and confirms the short distance scale. An other independent calibration comes from supernovae radiation but seems of poor use, taking into account the difficulty of modelling the physical mechanisms involved. It is concluded that the value H0 = 100 km s-1 Mpc-1 which seems confirmed implies a non-zero value of the cosmological constant, taking into account recent results on the ages of globular clusters and on nuclear cosmochronology.
PACS : 0130R – Reviews and tutorial papers: resource letters / 9555W – Other astronomical and space research instrumentation / 9850H – Red shift, distances, and spatial distribution of galaxies
Key words: astronomical techniques / galaxies / reviews / scale / extragalactic distances / primary calibration relation / period luminosity color relation / Cepheid stars / HII regions / de Vaucouleurs / radio method / line width / galaxy / mass to luminosity ratio / Hubble constant
© EDP Sciences, 1984