A Proposal for a Radial Velocity Photometer

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Abstract
It is uneconomical, both in telescope time and in labour of reduction, to observe the details of a stellar spectrum if the sole object of the observation is to measure a radial velocity. An application of information theory by Woodward and Davies has suggested ways of markedly reducing this inefficiency by correlation methods of observation. Three principal procedures are proposed. (a) The measurement of the position of a spectral line, recorded photographically by a microphotometer in which the transmission of the ≪ slit ≫ is made to agree with the expected shape of the line. (b) The measurement of radial velocity by superposing a photograph of the spectrum to be measured on that of a star of similar type having a known radial velocity. The overall transparency of the superposed spectra is measured as a function of relative shift in the direction of the dispersion, and compared with the corresponding variation for superposed comparison spectra recorded on the plates. The method may succeed with a weak spectrum recorded by a relatively short exposure on a suitably pre-fogged plate. (c) The direct measurement of radial velocity at the telescope by forming the spectrum of the star in a suitable spectrometer, into the focal plane of which can be placed a series of standard negatives of star spectra. The total transmission of the starlight through the appropriate negative is measured photoelectrically as a function of a displacement of the optical parts which simulates Doppler shift. The zero point of this shift is found in the same manner by superposing the spectrum of a comparison source on a comparison negative recorded alongside the standard star spectrum in the usual way. These methods, which give explicitly the probability distribution of radial velocity which results from the observations made, are shown to be in a certain sense ideal. A brief discussion is given of sensitivity and possible applications, particularly of method (c), for which the name radial velocity photometer is suggested. The theory may also have applications to astrometric measurements. Il n'est pas économique, tant en ce qui concerne le temps d'utilisation du télescope que le temps d'interprétation, d'observer les détails d'un spectre stellaire si l'unique objet de l'observation est la mesure d'une vitesse radiale. Une application de la théorie de l'information de Woodward et Davies a suggéré des moyens d'améliorer singulièrement l'efficacité en utilisant des méthodes de corrélation. Trois procédés ont été proposés: a) mesure de la position d'une raie spectrale, enregistrée photographiquement, à l'aide d'un microphotomètre dans lequel la transmission de la ≪ fente ≫ est réglée de façon à s'accorder avec la forme prévue pour cette raie. b) mesure de la vitesse radiale par superposition d'une photographie du spectre à mesurer et du spectre d'une étoile de même type dont la vitesse radiale est bien connue. La transmission d'ensemble des deux spectres superposés est mesurée en fonction de leur position relative dans la direction de la dispersion et comparée à la variation correspondante obtenue à l'aide de spectres de comparaison enregistrés sur les deux plaques. La méthode peut réussir avec un spectre faible, enregistré avec une exposition relativement courte sur une plaque convenablement voilée au préalable. c) la mesure directe de la vitesse radiale au télescope en formant le spectre de l'étoile dans un spectromètre convenable dans le plan focal duquel peuvent être placées des séries de négatifs standards de spectres stellaires. La transmission totale de la lumière dispersée d'une étoile à travers un négatif approprié est mesurée photoélectriquement en fonction du déplacement des pièces optiques qui simulent le déplacement Doppler. Le zéro de cette méthode est défini de la même manière en superposant le spectre d'une source de comparaison sur un négatif de référence enregistré parallèlement au spectre de l'étoile standard comme il est fait couramment. On montre que ces méthodes qui donnent explicitement la distribution probable de la vitesse radiale résultant des observations, sont, à certains points de vue, idéales. Une brève discussion est donnée sur la sensibilité, les applications possibles, particulièrement pour la méthode (c) pour laquelle le nom de ≪ photomètre pour la vitesse radiale ≫ est proposé. La théorie peut avoir aussi des applications aux mesures d'astronomie de position. Man wendet für die Beobachtung der Einzelheiten eines Sternspektrums unverhältnismässig viel Zeit am Fernrohr und Auswertearbeit auf, wenn der einzige Zweck der Beobachtung in der Ermittlung der Radial-Geschwindigkeit liegt. Auf Grund der Informationstheorie von Woodward und Davies kann man Korrelationsmethoden entwickeln, die diesen Aufwand erheblich herabsetzen. Dafür stehen drei Wege offen: a) Man misst mit einem Mikrophotometer die Lage einer Spektrallinie auf der photographischen Platte, wobei die Schlitzbreite der Linie angepasst ist. b) Man misst die Radial-Geschwindigkeit, indem man das zu messende Spektrum und das eines Sternes ähnlichen Typs mit bekannter Radial-Geschwindigkeit überlagert. Die allgemeine Durchlässigkeit der aufeinandergelegten Platten wird als Funktion der relativen Verschiebung in der Dispersionsrichtung gemessen und mit den Änderungen für die übereinandergelegten Vergleichsspektren verglichen. Die Methode ist auch bei schwachen Spektren anwendbar, wie sie bei kurzer Belichtungszeit auf einer vorbelichteten Platte erhalten...

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