INITIATION AINITIATION AL'ASTRONOMIEL'ASTRONOMIE

Joseph KremeurJoseph Kremeur

18 février 200918 février 2009

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Initiation à l'astronomie• 1 - Architecture de l'Univers

• 2 - Phénomènes astronomiques

• 3 - Constellations

• 4 - Les étoiles

• 5 - Cosmologie

• 6 - Notions avancées

• 7 - Instruments d'observations

• 8 - Histoire de l'astronomie

• 9 - Missions spatiales récentes

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1 - Architecture de l'Univers

• Les distances en astronomie

• Le spectre électromagnétique

• Le Système Solaire

• Les galaxies

• Les amas de galaxies

• Les Superamas de galaxies

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Distances en astronomie• le kilomètre (km)• l'unité astronomique (UA)

= distance moyenne Terre – Soleil= 150.000.000 km

• l'année lumière (al)= distance parcourue par la lumière en un an= 63.240 UA = 9.500 milliards km

• le parsec (pc)= distance à laquelle on voit le rayon de l'orbite terrestre

sous un angle de 1"= 3,26 al = 30.000 milliards km

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Le spectre électromagnétique• le spectre complet

– ondes radio, micro-ondes

– infra-rouge

– lumière visible

– ultra-violet

– rayons X, rayons gamma

• la fenêtre atmosphérique

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Le Système Solaire

• Généralités• Le Soleil• Planètes et satellites• Planètes naines• Astéroïdes• Comètes• Météorites• Astroblèmes

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Généralités• composition

• système planétaire

• orbites planétaires

• dimensions relatives des planètes– la Terre dans l’Univers

• distances des planètes au Soleil– planètes intérieures

– planètes extérieures

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Le Soleil (1)• structure interne

– noyau, zone radiative, zone convective– photosphère– chromosphère– couronne solaire– taches solaires– protubérances– en rayons X

• distance à la Terre = 150 millions km• diamètre = 1.400.000 km• volume = 1.300.000 fois la Terre• rotation à l'équateur = 25 jours

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Le Soleil (2)

• les trous coronaux

• le champ magnétique

• le cycle undécenal (11 ans)– minimum solaire (28/01/2004)– maximum solaire (25/10/2000)– le nombre de Wolf : R = k (t + 10g)– le minimum de Maunder (1645-1715)

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Planètes et satellites (1)• Mercure

– distance au Soleil = 58 millions km– diamètre = 4.900 km– révolution = 87 jours– rotation = 59 jours– bassin Caloris = 1300 km (vu par Messenger)– volcanisme

• Vénus– distance au Soleil = 108 millions km– diamètre = 12.100 km– révolution = 225 jours– rotation = 243 jours (rétrograde)– photo du sol (Venera 13)– volcanisme

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L'orbite terrestre• l'ellipse

– excentricité, foyer, demi-grand axe

• les saisons– périhélie, aphélie,– équinoxe, solstice

• éléments orbitaux– écliptique, inclinaison, obliquité– point vernal, nœud ascendant– longitude du nœud ascendant– argument de latitude du périhélie

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Planètes et satellites (2)• Terre

– distance au Soleil = 150 millions km– diamètre = 12.800 km– rotation = 23 h 56 mn

• Lune– distance à la Terre = 380.000 km– diamètre = 3.500 km– rotation = 27,3 jours– nomenclature– face cachée, cratères (Copernicus)– phases de la Lune

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Planètes et satellites (3)• Mars – photo rapprochée – photo du sol - atmosphère

– distance au Soleil = 228 millions km– diamètre = 6.800 km– révolution = 1,9 an– rotation = 24,6 h– Olympus Mons– Valles Marineris– vie sur Mars– 2 satellites

• Phobos• Deimos

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Planètes et satellites (4)• Jupiter

– distance au Soleil = 778 millions km– diamètre = 140.000 km– révolution = 11,9 ans– rotation à l'équateur = 10 h– la Tache Rouge– les anneaux– 63 satellites :

• les galiléens : Io (volcanisme - orbite), Europe, Ganymède, Callisto

• Amalthée ...........

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Planètes et satellites (5)• Saturne – vue dessous

– distance au Soleil = 1.400 millions km– diamètre = 120.000 km– révolution = 29,5 ans– rotation à l'équateur = 10,6 h– les anneaux – anneau F– 60 satellites :

• intérieurs : Mimas, Encelade, Téthys, Dioné• extérieurs : Titan (surface), Rhéa, Hypérion

, Japet• Epiméthée, Phoebé ........

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Planètes et satellites (6)• Uranus

– distance au Soleil = 2.870 millions km

– diamètre = 51.000 km

– rotation à l'équateur = 17 h

– période de révolution = 84 ans

– obliquité = 98°

– les anneaux

– 27 satellites :• Ariel, Umbriel, Titania, Obéron, Miranda• Ophelia, Cordelia ..........

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Planètes et satellites (7)• Neptune

– distance au Soleil = 30 UA

– diamètre = 49.000 km

– révolution = 164,8 ans

– rotation à l'équateur = 16 h

– période de révolution = 165 ans

– les anneaux

– 13 satellites :• Triton, Néréide• Naiad, .....

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Planètes naines (1)• Pluton

– distance au Soleil = 39 UA

– diamètre = 2.300 km

– rotation = 6 jours (rétrograde)

– période de révolution = 248 ans

– excentricité = 0,25

– 3 satellites :• Charon + 2 découverts en 2005 (Nix et Hydra)

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Planètes naines (2)• Cérès (975 km)

• Eris (2.400 km)– un satellite : Dysnomia

• Makemake (1.300 – 1.900 km)

• Haumea (1.500 km)– 2 satellites : Hi’iaka – Namaka

• plutoïde = planète naine transneptunienne

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Astéroïdes (1)• loi de Titius-Bode • nomenclature• la ceinture principale

– Cérès, Pallas, Vesta, Ida, Gaspra, Mathilde, Kleopatra

– les familles d'Hirayama, les lacunes de Kirkwood– les NEO (Near-Earth Object) – les géocroiseurs

• les groupes Aten, Apollo (Castalia), Amor (Eros)• Cruithne

• les Troyens – vue générale• les Centaures (5-30 UA) ex : Chiron

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Astéroïdes (2)

• la ceinture de Kuiper (30-55 UA)– les Transneptuniens

• les plutinos (ex : Ixion, Orcus)• les cubewanos – ex : Quaoar (1300 km)

• Sedna : – diamètre = 1500 km– position

• le nuage d'Oort

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Comètes (1)

• structure - photo

• orbites

• nomenclature

• exemples– comète de Halley

• en 1986• le noyau

– comète Encke

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Comètes (2)

– comète Hale-Bopp – comète West– Shoemaker-Levy 9

• fragmentation• impacts sur Jupiter

– noyau de Wild 2– noyau de Borrelly– fin d'une comète– impact sur Tempel 1

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Météorites (1)• terminologie

– étoile filante = météore : phénomène lumineux

– météoroïde = météoride : objet initial– météorite : ce qui parvient au sol– bolide : gros météore– pluie d'étoiles filantes = essaim météoritique– radiant : origine dans le ciel

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Météorites (2)• différents types

– aérolithe = météorite pierreuse– sidérite = météorite ferreuse = fer– lithosidérite = sidérolithe = météorite mixte

• essaim météoritique– les Perséides– les Leonides

• origine des météorites– écliptique– planétaire– cométaire– Lune ou Mars

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Astroblèmes• Météorite Hoba

– trouvée en Namibie en 1920 (60 tonnes)

• Dôme de Vredefort (300 km)

• Météor Crater (1200 m)

• Rochechouart – Chassenon (23 km)

• météorite de Chicxulub (Yucatan)

• astroblème de Ries (Allemagne) (24 km)

• réservoir de Manicouagan (72 km)

• événement de la Toungouska (en 1908)– situation géographique

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La Voie Lactée (1)• Généralités

– vue de face – vue de profil– diamètre = 100.000 al– épaisseur = 10.000 al– masse = 750 à 1.000 milliards de masses

solaires– position du Soleil

• 26.000 al du centre – 45 al du plan galactique• vitesse = 250 km/s• durée de révolution = 226 millions d'années

• le noyau de la Galaxie– Sagittarius A

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La Voie Lactée (2)• les étoiles

– 5.000 à 6.000 étoiles à l'oeil nu– 10 milliards avec des instruments– 200 à 400 milliards dans notre Galaxie

• les amas d'étoiles– amas globulaires (ex : Oméga du Centaure)– amas galactiques ou ouverts (ex : M 50)– amas remarquables

• Hyades (Mel 25)• Pléiades (M 45)• Pléiades Australes (IC 2602)• 47 Tucanae (NGC 104)• Grand Amas d'Hercule (M 13)

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La Voie Lactée (3)• les nébuleuses

– nébuleuses obscures (ex : Tête de Cheval)– nébuleuses diffuses (ex : nébuleuse d'Orion)– nébuleuses planétaires (ex : Annulaire de la Lyre)– rémanents de supernova (ex : nébuleuse du Crabe)– nébuleuses remarquables

• le Serpent (Barnard 72)• la Tête de Sorcière (IC 2118)• le Spirographe (IC 418)• la Tranche de Citron (IC 3568)• l'Aigle (M 16)• la Fourmi (Menzel 3)• la Trifide (M 20)• l'Oeil de Chat (NGC 6543)

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Les galaxies (1)• classification de Hubble

– les galaxies elliptiques (E0 – E7)• ex : M 110

– les galaxies lenticulaires (S0) – ex : M 86– les galaxies spirales

• structure : face - profile• normales (Sa – Sc) - ex : M 74• barrées (SBa – SBc) – ex : NGC 1365

– les galaxies irrégulières (Ir I – Ir II) • ex : NGC 4449

– les galaxies particulières – ex : NGC 4650

• les quasars

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Les galaxies (2)• galaxies remarquables

– la Roue de Charrette (ESO 350-G040)– la Roue Foraine (M 99)– la galaxie d'Andromède (M 31)– la galaxie du Triangle (M 33)– le Cigare (M 82)– Virgo A (M 87)– le Sombrero (M 104)– la Baleine (NGC 4631)– le Tourbillon (M 51)– Pinwheel (M 101)– le Têtard (Arp 188)

• radio-galaxies– Cygnus A (3C 405)– Centaurus A (NGC 5128)

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Les amas de galaxies (1)• le Groupe Local

– 5,3 millions al– 46 membres

• Voie Lactée• galaxie d'Andromède• galaxie du Triangle• Grand Nuage de Magellan• Petit Nuage de Magelan• galaxies naines (ex : Pegassus, SagDEG)

• l'Amas Virgo– centre situé à 65 millions al– plus de 2.000 galaxies– centré sur Virgo A (M 87)

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Les amas de galaxies (2)• amas de galaxies remarquables

– le Sextet de Seyfert (NGC 6027)– la Quintette de Stephan– l'amas Coma– Hickson 87 (HCG 87)

• les superamas de galaxies– le Superamas Virgo-Coma

• 16 amas de galaxies

– le Superamas Leo• 9 amas de galaxies

• le Grand Attracteur

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2 - Phénomènes astronomiques

• Phases de la Lune

• Phénomènes planétaires

• Les marées

• Les éclipses

• Les aurores polaires

• Les mouvements de la Terre et de la Lune

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Phases de la Lune• La lunaison

• Nouvelle Lune

• Premier croissant

• Premier Quartier

• Lune gibbeuse croissante

• Pleine Lune

• Lune gibbeuse décroissante

• Dernier Quartier

• Dernier croissant

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Phénomènes planétaires• conjonction et opposition

– conjonction inférieure– conjonction supérieure– conjonction d'une planète supérieure– opposition

• élongation– maximum pour Mercure = 28°– maximum pour Vénus = 47°

• occultation– immersion– émersion

• transit devant le Soleil– Mercure– Vénus

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Les marées

• phénomène des marées

• marées de mortes et vives eaux

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Les éclipses• éclipses de Soleil

– éclipse totale– éclipse annulaire– éclipse partielle– éclipse totale visible partiellement– ligne de centralité

• éclipses de Lune– éclipse totale– éclipse partielle– éclipse par la pénombre

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Les aurores polaires

• la magnétosphère

• aurores boréales– photo 1– photo 2– photo 3– photo 4

• aurores australes

• sur Jupiter et Saturne

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Mouvements de la Terre et de la Lune

• la précession des équinoxes– cercle de 23°26' en 25.770 ans– l'étoile polaire

• la nutation– ellipse de 9"x7" en 18,6 ans

• les librations de la Lune– libration diurne– libration en longitude– libration en latitude

• la lumière cendrée

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3 - Constellations

• 88 constellations

• Le zodiaque

• Les objets de Messier

• Les catalogues

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88 constellations• anciennes représentations• l'hémisphère Nord• la Grande Ourse

– photo vierge– photo avec indications– carte

• alignements d'étoiles– le cercle polaire– au printemps– en été– en automne– en hiver

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Le zodiaque

• ancienne représentation

• partie du ciel traversée par l'écliptique

• 13 constellations – 12 signes astrologiques + Ophiuchus

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Les objets de Messier• de M 1 à M 110• nébuleuses

– M 8 : le Lagon– M 27 : l'Haltère– M 76 : la Petite Haltère

• amas d'étoiles– M 34 : la Spirale– M 53 : le Diadème

• galaxies– M 77 : Cetus A– M 63 : le Tournesol– M108 : la Planche de Surf

• astérisme : M 40

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Les catalogues (1)• catalogues historiques

– Almageste (cat. d'Hipparque) : 1022 étoiles– Uranometria (Bayer) : 1005 étoiles– Historia coelestis Britannica (Flamsteed) : 3310

étoiles• catalogues plein ciel

– HR (Harvard Revised) : 9110 étoiles– HD (Henry Draper) : 359.083 étoiles– SAO (Smithsonian Astrophysical Observatory) :

258.997 étoiles– BD (Bonner Durchmusterung) : 324.188 étoiles

complété par le CD et le CPD– catalogue astrographique : 4,6 millions d'étoiles– USNO (U.S. Naval Observatory) : 1.042.618.261

objets

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Les catalogues (2)• catalogues astrométriques

– FK (Fundamental Katalog) - FK1 à FK6 : 3111 étoiles

– HIP (Hipparcos) : 118.218 étoiles– ICRF (International Celestial Reference

Frame) : 667 sources radio extragalactiques

• catalogues spécialisés– ADS (Aitken's Double Stars) : 17.180 binaires– Gliese - GJ - GI : étoiles jusqu'à 25 pc– étoiles variables (GCVS)– Giclas: mouvements propres de 11.747 objets

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Les catalogues (3)• objets du ciel profond

– M (Messier) : 110 objets– NGC (New General Catalogue) : 7.840 objets– IC I et IC II (Index Catalogue) : 5.386 objets– B (Barnard) : 349 nébuleuses obscures– PGC (Principal Galaxies Catalogue)– Abell : amas de galaxies– ESO (European Southern Observatory)– IRAS : objets infra-rouges– C (Cambridge) : radio-sources

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4 - Les étoiles

• Raies d’absortion et d’émission• Dénomination• Magnitudes stellaires• Mouvements propres• Classification• Les étoiles variables• Évolution stellaire• Les exoplanètes

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Les raies d'émission et d'absorption

• les raies d'absorption : principe

• les raies d'émission : principe

• le spectre solaire

• le décalage spectral– effet Doppler-Fizeau

– effet Zeeman

– le redshift

• la raie de 21 cm

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Le nom des étoiles• nom propre - ex : Sirius = Canicula - Polaire• désignation de Bayer

– lettre grecque + génitif latin de la constellation– ex : Sirius = α Canis Majoris = α CMa

• désignation de Flamsteed– nombre entier + génitif de la constellation– ex : Sirius = 9 Canis Majoris = 9 CMa

• selon le catalogue– Sirius = HR 2491 = HD 48915 = SAO 151881 = BD-

16 1591 = FK5 257 = HIP 32349 = IRAS 06429-1639 = ..........

• selon un astronome – ex : Ross 614, Luyten 726

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Les magnitudes stellaires (1)• grandeurs stellaires

– de 1 à 6 pour les étoiles visibles

• magnitudes apparentes (visuelles)– Δ m = 1 => Δ i = 2,5– Soleil = -27 Sirius = -1,5 Vega = 0 Polaris =

+2– Vénus = -3 à -4,5 Uranus = +6 Pluton = +15– bougie à 10.000 km = +21– visibilité à l'oeil nu = +6– visibilité du télescope Hubble = +30

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Les magnitudes stellaires (2)

• magnitudes absolues– magnitude apparente à 10 pc– Soleil : H = +4,8 – Rigel : H = -7– module de distance = m - H

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Les mouvements propres• déformation de la Grande Ourse

• mouvement spatial = vitesse radiale + vitesse tangentielle

• Exemples– étoile de Barnard : D = 6 al – mv = 9,5 – Δ = 10",3 /

an (vt = 88 km/s) – vr = -107 km/s – vs = 139 km/s– étoile de Kapteyn : D = 12 al – mv = 8,9 – Δ = 8",7 /

an (vt = 163 km/s) – vr = +245 km/s – vs = 294 km/s

• parallaxe séculaire– déplacement apparent des étoiles dû au mouvement

spatial du système solaire vers l'apex (à 20 km/s)

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Classification des étoiles (1)• classification de Harvard : la température

– notation : CS = SxLp (S = classe spectrale, x = sous-classe, L = classe de luminosité, p = particularité)

– W : étoiles de Wolf-Rayet - variables éruptives chaudes (plus de 60.000°) - ex : WR124

– O : 30.000 à 60.000° - bleue – ex : Hatysa (O9)– B : 10.000 à 30.000° - bleue claire - ex : Regulus (B7)– A : 7.500 à 10.000° - blanche - ex : Sirius (A5)– F : 6.000 à 7.500° - jaune claire - ex : Polaris (F7)– G : 5.000 à 6.000° - jaune - ex : Soleil (G2)– K : 3.500 à 5.000° - jaune orangée - ex : Arcturus

(K1.5)– M : 3.500° - rouge – Betelgeuse (M1)

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Classification des étoiles (2)• classes particulières

– L : naines brunes de 1.500 à 2.000°– T : naines brunes de 1.000° avec du méthane– C : étoiles à carbone - ex : l'étoile cramoisie (R Lep)

• classification MKK : la luminosité– Ia : supergéantes très lumineuses– Ib : supergéantes moins lumineuses– II : géantes lumineuses– III : géantes « normales »– IV : sous-géantes– V : naines (séquence principale)– VI : sous-naines (peu utilisé)– VII : naines blanches (peu utilisé)

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Classification des étoiles (3)• diagramme de Hertzprung-Russel (HR)

– selon la température et la magnitude– répartition des étoiles (cat. Hipparcos)

• types d'étoiles– selon la taille : supergéantes naines– les étoiles multiples (binaires ....)

• binaires optiques - ex : Alcor et Mizar• doubles visuelles• binaires astrométriques - ex : Sirius A et B• binaires spectroscopiques• binaires à éclipses (photométriques)• binaires serrées

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Les étoiles variables• dénomination

– les variables pulsantes - ex : les céphéides– les variables éruptives – ex : UV Ceti– les variables par rotation, - ex : SX Arietis– les variables cataclysmiques - ex : AM Herculis– les variables à éclipses = binaires à éclipses

• les pulsars = étoile à neutron– d = 1 million de milliards (1 cm3 = 1 milliard de tonnes)– pulsar du Crabe (P = 33 ms)– pulsar des Voiles (P = 90 ms)

• les novae et supernovae– nova Cygni 1992– SN 1987A

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Evolution stellaire

• réactions nucléaires

• en fonction de la masse

• dans le diagramme HR– étoile d'une masse solaire– étoile de 20 masses solaires

• évolution du Soleil

• évolution comparée dans le temps

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Les exoplanètes

• = planètes extrasolaires

• découverte : 51 Pegasi (40 al) en 1995

• nombre (décembre 2008) = 333

• méthodes de détection– vitesse radiale– astrométrie– transit– effet microlentille gravitationnelle– directe

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5 - Cosmologie

• Big Bang

• Évolution de l'Univers

• Les trous noirs

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Le Big Bang

• les particules élémentaires

• chronologie

• évolution de l'Univers– la récession des galaxies : z = Δλ / λ0

– la loi de Hubble : v (en km/s) = H0.d (en Mpc)

actuellement : H0 = 50 à 90

– l'expansion de l'Univers

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Les trous noirs

• rayon de Schwarzschild : R = 2.G.M / c2

• sphère des photons

• image virtuelle

• exemple : NGC 4261

• jets extragalactiques : M 87

• lentille gravitationnelle– principe– image

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6 – Notions avancées• Systèmes de coordonnées

• Aberration de la lumière

• Mesure des distances

• Calendriers

• Révolutions

• Les points de Lagrange

• La limite de Roche

• Le temps

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Systèmes de coordonnées• coordonnées horizontales

– dépendent du lieu et du temps

• coordonnées horaires– dépendent du lieu et du temps

• coordonnées équatoriales– dépendent de la précession des équinoxes et

de l'équateur

• coordonnées écliptiques– dépendent de la précession des équinoxes

• coordonnées galactiques– la Voie Lactée en coordonnées galactiques

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Aberration de la lumière• aberration annuelle

– constante d'aberration = 20",5

• aberration diurne– angle max = 0",3

• aberration optique– aberration chromatique : principe– aberration de sphéricité– aberration de coma

• réfraction atmosphérique

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Mesure des distances• parallaxe diurne : D = R / π• 3ème lois de Kepler : a3 / T2 = constante = K /

(4π2M)• parallaxe annuelle : D (en pc) = 1 / π (en ")• parallaxe spectroscopique :

mv – H = 5logD – 5

• méthode du point de convergence– pour les amas ouverts

• la relation période-luminosité : L = k x P– certaines étoiles variables

• la loi de Hubble : D = z x c / H0

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Calendriers (1)• calendrier Chaldéen (- 4000 ans)

– 12 mois de 30 jours + 1 mois tous les 6 ans– 1 jour en 12 heures

• calendrier Egyptien (- 3000 ans)– réglé sur les crues du Nil et le lever héliaque

de Sirius– 12 mois de 30 jours + 5 jours - 3 saisons

• calendrier Chinois– réglé sur le passage du Soleil dans les signes

du zodiaque

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Calendriers (2)• calendrier musulman

– hégire : 16 juillet 622– 12 mois de lunaison (354 ou 355 jours)

• calendrier Julien– Jules César en 46 avant J.C.– 3 années commune de 365 jours + 1 année

abondante (366 jours) 365,25 jours

• calendrier Grégorien– constat en 1582 : équinoxe le 11 mars– Grégoire XIII : jeudi 4 octobre 1582 puis vendredi 15

octobre 1582– les années séculaires sont communes sauf les

multiples de 400 365,2425 jours

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Révolutions (1)• révolution sidérale

– par rapport aux étoiles– Terre : P = 365 jours 6 h 9 m et 9,7 s– Lune : P = 27 jours 7 h 43 m et 11,5 s

• révolution synodique– par rapport à la Terre et au Soleil– Lune (lunaison) : P' = 29 jours 12h 44m 02,8s

• révolution tropique– par rapport au point vernal– Terre : T = 365 jours 5h 48m 48s – Lune : T = 27 jours 7h 43m 4,7s

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Révolutions (2)• révolution anomalistique

– par rapport au périastre

– Terre : Pa = 365,259641 jours

– Lune : Pa = 27,5545502 jours

• révolution draconitique– par rapport au noeud ascendant de l'orbite

lunaire sur l'écliptique– Terre : D = 346,62 jours– Lune : D = 27,2122178 jours

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Points de Lagrange• schéma

– L1, L2 et L3 : stabilité dans le plan perpendiculaire à l'axe entre les 2 corps

– L4 et L5 = points troyens : stabilité permanente

• applications– les astéroïdes troyens (sur L4 et L5 de

Jupiter)– Cruithne (sur L4 de la Terre)– la sonde SOHO (sur L1 de la Terre)– nuages de Kordylewski (L4-L5 de la Lune)

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Limite de Roche• Albert-Edouard ROCHE (1820-1883)

• principe

• exemples – les anneaux de Saturne– la comète Shoemaker-Levy 9

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Le temps• la rotation de la Terre

• le temps solaire– l'équation du temps– la seconde = 1/86400 du jour solaire moyen

• le temps atomique international (TAI)

• temps légal - temps universel (TU)– en France : TL = TU+1h (TU+2h en été)

• le jour julien (JJ)– début : 1er janvier 4713 avant J.C. à midi– 1/01/2000 à 12h TU = JJ 2.451.545,0

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7 – Instruments d'observation

• L'oeil

• La lunette astronomique

• Le télescope

• les montures

• Le radio télescope

• Le coronographe

• Les observatoires

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L'oeil

• anatomie

• les cônes – sensibles aux couleurs

• les bâtonnets– sensibles à l'intensité lumineuse

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La lunette astronomique

• principe = réfraction

• composants

• photo

• grossissement– focale de l'objectif / focale de l'oculaire– maximum théorique = 2,4 x diamètre objectif– maximum pratique = 2 x diamètre de l'objectif– maximum de luminosité : G = D / 7

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Le télescope• principe = réflexion

• composants

• principaux types de télescopes– type Newton : détail– type Cassegrain : détail– type Ritchey-Chrétien– type Schmidt : photo

• les plus grands télescopes– South African Large Telescope – 11,1 m– Gran Telescopio Canarias – 10,4 m

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Les montures

• les montures azimutales : photo

• les montures équatoriales : détail– monture allemande– monture anglaise– monture à fourche– monture à berceau– monture en fer à cheval

• les montures altazimutales

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Le radiotélescope

• principe

• le radiotélescope d'Arecibo – 305 m

• le Green Bank Telescope – 100 m

• le VLA (Very Large Array) – 27 x 26 m

• le radiotélescope de Nançay – 100 m

• le radiotélescope d'Effelsberg - 100 m

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Le coronographe

• principe

• photo

• résultat

81

Les observatoires (1)• en France

– Meudon– Pic du Midi– Haute Provence– Plateau de Bures

• l'Observatoire Européen Austral (ESO)– La Silla (Chili) – 3,6 m + NTT– le VLT (Paranal) – 4 x 8,2 m

82

Les observatoires (2)• Américains

– Kitt Peak – 4 m– Cerro Tololo – 4 m + Gemini Sud (8,1 m)– Hawai (Mauna Kea)

• Gemini Nord (8,1 m)• Keck – 2 x 10 m

– Palomar – 5 m

• Japonais– Subaru – 8,3 m

83

8 – Histoire de l'astronomie

• Ptolémée

• Copernic

• Tycho Brahé et Kepler

• Galilée

• Newton

• Einstein

• les dernières découvertes

84

Ptolémée

• Hipparque de Nicée (190 - 120 avant JC)

• Claudius Ptolémée (90 – 168)• de Hipparque à Copernic (200 avant JC à 1550)

– la rétrogadation de Mars– le système de Ptolémée– déférents et épicycles– l'excentrique– l'équant

85

Copernic

• Nicolaus Copernicus (1473 – 1543)

• le système de Copernic

86

Tycho Brahé et Kepler

• Tycho Brahé (1546 – 1601)

• les observations à Uranibourg

• Johannes Kepler (1575 – 1630)

• les lois de Kepler

87

Galilée

• Galileo Galilei (1564 – 1642)

• la lunette de Galilée

• les satellites galiléens

• le procès de 1632

88

Newton

• Isaac Newton (1642 – 1727)

• le télescope de Newton

• la loi de la gravitation : F = G m1 m2 / r2

• la spectroscopie

89

Einstein

• Albert Einstein (1879 – 1955)

• la théorie de la relativité : E = m c2

• renouveau de la cosmologie– la croix d'Einstein– univers homogène et isotrope– les trous noirs

90

Les dernières découvertes (1)• 1801 : premier astéroïde (Cérès) par

Giuseppe Piazzi

• 1845 : découverte de Neptune (Le Verrier et Adams) par le calcul

• 1912 : relation période-luminosité des céphéides (Henrietta Leavitt)

• 1916 : les trous noirs (Karl Schwartzschild)

• 1924 : les galaxies (Hubble)

• 1929 : expansion de l'univers (Hubble)

91

Les dernières découvertes (2)• 1930 : le coronographe (Bernard Lyot)• 1930 : Pluton (Clyde Tombaugh)• 1935 : étoiles à neutrons (Zwicky)• 1948 : le Big Bang (Bethe)• 1950 : nuages d'Oort (Jan Hendrick Oort)• 1951 : ceinture de Kuiper (Kuiper)• 1958 : ceintures de Van Allen• 1965 : rayonnement 3K (Penzias-Wilson)• 1988 : théories de Stephen Hawking• 1995 : les exoplanètes

92

9 – Missions spatiales récentes

• étude du Soleil et du Système Solaire

• étude de la Lune

• étude des planètes

• étude des astéroïdes et des comètes

• satellites d'observation

93

Etude du Soleil et du Système Solaire

• Ulysses (1990) orbite polaire du Soleil

• SoHO (1995) point de Lagrange L1 de la Terre

• Genesis (2001) échantillons de vent solaire

dysfonctionnement du parachute

94

Etude de la Lune

Hiten (1990) : survol et orbite Clementine (1994) : orbite polaire

* 1.800.000 images

Lunar Prospector (1998) * détection d'eau sur la Lune

SMART 1 (2003) * moteur ionique (plus d'un an de trajet)

SELENE (2007) : orbite Chang’e 1 (2007) : orbite Chandrayaan 1 (2008) : orbite

95

Etude des planètes (1)• Mercure

Messenger (2004) : survol en janv.2008,

oct. 2008 et sept. 2009. Orbite en mars 2011

• Vénus Magellan (1989) : cartographie radar

Venus Express (2005) : arrivée en 04/2006

• Mars Mars Global Surveyor (1996) : orbite ->2006

Mars 96 (1996) : échec

Mars Pathfinder (1996) : robot Sojourner

96

Etude des planètes (2)• Mars

Nozomi (1998) : échec

Mars Climate Orbiter (1998) : échec

Mars Polar Lander (1999) : échec

Mars Odyssey (2001) : repérages

Mars Express (2003) : perte de Beagle 2

Spirit (2003) : Mars rover

Opportunity (2003) : Mars rover

Mars Reconnaissance Orbiter (2005) * mise en orbite le 10 mars 2006

* caméra de 70 cm

* première image

Phoenix Mars Lander (2007) : recherche d’eau

97

Etude des planètes (3)• Jupiter

Galileo (1989) * satellites de Jupiter * atmosphère de Jupiter

• Saturne Cassini (1997)

* Huygens sur Titan (2004) * les anneaux de Saturne

• Pluton New Horizons (2006)

* Pluton et Charon en 2015 * ceinture de Kuiper

98

Astéroïdes et comètes NEAR (1996)

– Mathilde– Eros : atterrissage

Deep Space 1 (1998)– Braille - comète Borrelly

Stardust (1999)– comète Wild 2 – retour d'échantillons

Hayabusa (2003) : Itokawa Rosetta (2004)

– Steins (2008) – Lutetia (2010)– comète Churyumov-Gerasimenko (2014)

Deep Impact (2005) : comète Tempel 1 Dawn : Ceres et orbite autour de Vesta

99

Satellites d'observation• IUE (1978) – International Ultraviolet Explorer

• IRAS (1983) – Infrared Astronomical Satellite

• COBE (1989) – Cosmic Background Explorer

• Hipparcos (1989) – astrométrie (118.000 étoiles)

• ROSAT (1990) – X-Rays Satellite

• HST (1990) – Hubble Space Telescope

• ISO (1995) – Infrared Space Observatory

• TRACE (1998) - Soleil

• Chandra (1999) – rayons X et gammas

• Swift (2004) – rayons gammas

100

SITES Web (1)• catalogues divers

– bases de données diverses :www.heavens-above.com/– système solaire (NASA) :http://ssd.jpl.nasa.gov/digited sky survey :http://ledas-www.star.le.ac.uk/DSSimage/– catalogue NGC :http://www.seds.org/~spider/ngc/ngc_fr.html– NASA Extragalactic Database :http://nedwww.ipac.caltech.edu/forms/byname.html– catalogue d'étoiles :http://www.alcyone.de/SIT/bsc/– exoplanètes :http://exoplanet.eu/

101

SITES Web (2)• astronomie générale

– astro-école :

http://phil.ae.free.fr/astro/cours/ae.html– histoire de l'astronomie :

http://perso.wanadoo.fr/pgj/chrono2.htm– picture of the day :

http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/archivepix.html– introduction à l'astronomie :

http://www.astronomes.com/index.html– techniques d'astronome amateur :

http://serge.bertorello.free.fr/

102

SITES Web (3)• constellations

– guide photographique :

http://www.allthesky.com/constellations/const.html– cartes du ciel :

http://www.astrosurf.com/astropc/cartes/– photo gallery :

http://www.scienceandart.com/0galleryconst.htm– les 88 régions du ciel :

http://www.cosmovisions.com/constel.htm

103

SITES Web (4)• galaxies

– http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/CATALOGS/naga.html

• astéroïdes – http://cfa-www.harvard.edu/iau/lists/NumberedMPs.html

• comètes– http://www.imcce.fr/page.php?nav=fr/ephemerides/comets/HTM

L/francais/Comete.html

• Vénus– http://photojournal.jpl.nasa.gov/targetFamily/Venus?start=0

• Mars– http://marsoweb.nas.nasa.gov/globalData/

• exploration planétaire– http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/chrono.html

104

SITES Web (5)

• logiciels interactifs– Celestia

• http://www.shatters.net/celestia/

– Stellarium• http://www.stellarium.org/