observations mesures age dun objet remonter à lorigine dun événement

ObservationsMesures

Age d’un objet

Remonter à l’origine d’un événement

2

Un objet dans le ciel

Le ciel nous montre des objet extrêmement divers et à l’échelle humaine semblant immuable

►

- Objet appelé Nébuleuse Planétaire

Quelques renseignements astronomiques:

Ascension droite 16h 27m 33.737s (J2000)Déclinaison +27° 54′ 33.44″ (J2000)

Distance 6.8 ka.l. (2.1 kpc)Magnitude apparente (V) Intégré : 13.7;[3]

Etoile centrale : 15.5Dimensions apparentes (V) 155″.1 × 154″.5Constellation Hercules

- Référencé comme Abell 39

George Abell(1927 – 1983)

3


Remarquable par sa forme presque parfaitement sphérique

►

- Les nébuleuses planétaires sont le résultat de l’éjection de l’atmosphère externe de l’étoile arrivant en fin de vie.

Celle-ci finira par se dissoudre dans l’espace interstellaire et l’étoile centrale deviendra une naine blanche

- Les réactions nucléaires se faisant plus près de la surface la pression de radiation éjecte l’atmosphère

L’observation spectroscopique montre que l’enveloppe extérieure possède une vitesse radiale entre 32 et 37 kilomètres/seconde

4


Données du problème :

►

? ► Estimation de l’âge de la nébuleuse ?

Données complémentaires :

Vitesse de la lumière : 300 000 km/s

On suppose que l’expansion se fait à vitesse constante.

Par Excel : fichier temps_expansion.xls

Champ : 8’ d’arc

Distance d = 6.8 k a.l. (2.1 kpc)

Vitesse d’expansion Vexp entre 32 et 37 km/s

Diamètre angulaire : 155" = 2 Rneb

Rneb

5


►

? ► Estimation de l’âge de la nébuleuse ?

On suppose que l’expansion se fait à vitesse constante.

Distance en km :

d = 6800 * 300000 * 3600 * 24 * 365.25 = 6.4 1016 km

155” d=68 000 a.l.

T

Rneb = d x tan(155 ") = 2.4 1013 km = 161000 u.a.

► Durées expansion (cellules B17 et B18) :

T2= 2.4 1013 / 37 / 3600 / 24 / 365.25 = 20700 ans

T1= 2.4 1013 / 32 / 3600 / 24 / 365.25 = 24000 ans

Rneb

T = d / Vexp

► Calcul de la distance (cellule B13)

► Calcul du rayon de la nébuleuse (en km B15, en u.a. B16)

6

Un objet dans le ciel - échelle de grandeur

Diamètre 160 000 u.a.

Photo : nébuleuse 1 m de diam.

Orbite de Neptune : 0.2 mm

La nébuleuse englobe le nuage d’Oort, réservoir de comètes à la périphérie du système solaire.

►

7

Un objet connu – la Nébuleuse du Crabe M1

Application à la Nébuleuse du Crabe, reste d’une explosion de Spupernova.

Distance 6520 a.l.

Objet à voir sur Stellarium : M1

Dimensions angulaires :420" et 290"

Vitesse d’expansion 1500 km/s

►

8

Contrairement à Abell 39 qui semble immuable, M1 montre des changements perceptibles à l’échelle temporelle humaine.


►

9


► Faire les mêmes calculs que pour Abell 39, pour les deux dimensions.

►

Reprendre le fichier temps_expansion.xls

Données : cellule B24 à B28

Formules et résultats dans les cellules B30 à B44

Résultats dans le fichier temps_expansion_res.xls

10

La lumière a une vitesse finie.

L’objet dont nous faisons une observation, n’est plus dans cet état.

Son aspect est celui qu’il avait il y a :

distance en km

300000 km / s——————— = distance en années lumière

Et plus on voit loin, plus on remonte dans le temps.

• Unité Astronomique (UA) : distance Terre-Soleil = 149 597 870 km

• Année-Lumière : distance parcourue par la lumière en un an, à la vitesse de 299 792 km/s = 63 239.8 UA = 9 460 536 000 000 km

• le Parsec : 206 264,8 UA = 30 856 775 000 000 km

►

Observation, temps et distances

11

Le Soleil est vu 8 minutes plus jeune qu’il ne l’est.

Pluton 5 766 000 000 km

Amas de la Vierge 15 à 22 Mpc ( 48,9 à 71,8 millions a.l.) ∼

Peut-on ramener ces temps au passé de la Terre ? ►

Alpha Proxima du Centaure : 3.9734 1013 km

Centre galactique 8.33±0.35 kpc (~27±1 ka.l.)

Galaxie d’Andromède 778±17 kpc ( 2,54 millions d' a.l.) ∼

Exercice : fichier distance-age.xls

► A partir des distances données calculer le décalage temporel.


12

Et la Terre où en était-elle ?

Pour le Soleil et Pluton, c’est presque maintenant, le passé immédiat.

Pour Proxima Centauri, quelques années, c’est hier.

Et après ?

►


13

►

Centre galactique 8.33±0.35 kpc (~27±1 ka.l.) 27150 années

C’est déjà l’homme moderne.


14

►

Galaxie d’Andromède 780 kpc ( 2,5 millions d' a.l.) 2 500 000 années ∼

L’homme commence à se singulariser.


15

►

Amas de la Vierge 15 à 22 Mpc 48,9 à 71,8 millions années

Formation des Alpes :

65 millions d’années


16


la plupart des quasars se trouvent au-delà de 1,0 gigaparsec soit 3,26 milliards d’a.l.

La plus proche 240 Mpc ( 783 millions d' a.l.) ∼

►

Contemporain de l’apparition de la vie

17

Un quasar vu avant la naissance de la Terre

Quasar PKS 1127-145 en rayons X.

Une source X et en lumière visible à très haute luminosité, à environ 10 milliards d’années lumière de la terre.

Le jet de lumière X s’étend à plus d’un million d’années lumière du quasar.

►


18

►

Récession des galaxies - loi de HubblePour relier distance et âge :

La loi de Hubble (1929)

Edwin P. Hubble (1889-1953)

Vitesse radiale mesurée à partir du décalage spectral des raies (effet Doppler)

Que l’on peut écrire :

v en km/s et d en kpc.

H0 cte de Hubble

Valeur admise actuellement : 72 km s-1 Mpc-1 ⋅ ⋅

z décalage vers le rougec vitesse de la lumière

19

►

Récession des galaxies - loi de Hubble

La loi de Hubble (1929)

Valable dans l'univers local (quelques centaines de millions d'années lumière)

Ne tient pas compte des effets relativistes de l’espace temps.

Dans le cadre relativiste le décalage cosmologique est relié à la constante de Hubble par :

q0 est le paramètre de décélération de l'expansion.

Ceci permet d’aller voir plus de 12 milliards d’année en arrière.

Avant un certain âge, on ne voit rien car l’Univers n’était pas transparent (théorie du Big Bang).

20

►

Récession des galaxies - loi de Hubble

Découplage matière rayonnement : 377 000 après le Big Bang.

Les objets les plus vieux observables ont 13.4 milliards d’années.

Si l’âge estimé actuellement est de 13,7 milliards d'années.

21

Champ profond du télescope spatial Hubble

Certaines galaxies faibles sont à milliards d’années lumière.

Taille : 2,5 minutes d'arc de côté

Taille : 2,5 minutes d'arc de côté

Temps de pose :

42,7 heures à 300 nm, 33,5 heures à 450 nm, 30,3 heures à 606 nm 34,3 heures à 814 nm

23

Released on September 25, 2012, the XDF image compiled 10 years of previous images and shows galaxies from 13.2 billion years ago. The exposure time was two million seconds, or approximately 23 days.

24

… FIN

observations mesures age dun objet remonter à lorigine dun événement

Documents