III) Lumière et observations

I) Le ciel et l'univers
(Hervé Cottin) – 1h30
II) L'exploration du Système Solaire
(Hervé Cottin) – 4h30
III) Lumière et observations
3
A
PLAN
(Antoine Jolly) – 4h30
A- Le ciel à différentes longueur d'onde - télescope spatiaux et terrestres
B- Corps noir et spectres de raies – classification des étoiles
C- Flux, magnitude et luminosité des étoiles- diagramme de Hertzsprung-Russel
IV )Vie et mort des étoiles
V) Origine de la vie sur la Terre /
La vie ailleurs que sur la Terre ?
(Antoine Jolly) - 4h30
(Hervé Cottin) – 3h
Cours : 18 h / TD : 9 h / TP : 1h30
Lumière et Observation
Le ciel à différentes longueur d'onde
D’ou viennent nos connaissances en astrophysique ?
1) Le rayonnement électromagnétique
2) Les corps solides (météorites)
3)
4)
5)
Le rayonnement cosmique
Les neutrinos
Le rayonnement gravitationnel
Les informations en astrophysique
proviennent en quasi-totalité de la « lumière ».
On peut imaginer déterminer la forme des
étoiles, leurs distances, leurs tailles et leurs
mouvements; mais il n’y a aucun moyen
envisageable qui nous permettrait un jour de
déterminer leur composition chimique, leur
structure minéralogique ou la nature des
organismes vivants qui vivent à leur
surfaces.
Nos connaissances concernant les étoiles sont
nécessairement limitées à leur comportement
géométrique et mécanique
—Auguste Comte (1830),
philosophe français
C'est alors que commença l'astropysique.........
Découverte par William Herschell :
• de la planète Uranus (1781)
• de deux de ses satellites Titania et Obéron (1787)
• des satellites Mimas et Encélade de Saturne (1789)
William Herschell
(1738-1822) : astronome
anglais d'origine allemande
Miroir de 40 pouces (1m22)
Le téléscope de Herschel en 1798
Le domaine visible
La découverte de l’infrarouge (1800)
C'est un peu par hasard, en posant
son thermomètre en dehors de la
lumière, que William Herschel
remarqua que c'était en dehors du
spectre visible que le
réchauffement des objets était le
plus conséquent. Il nomma tout
d'abord cette radiation invisible
"rayon calorifique".
Aujourd'hui, nous appelons ce
rayonnement naturel l'infrarouge.
Le spectre électromagnétique
Quel domaine du spectre électromagnétique peuton observer depuis la terre ?
Transmission atmosphérique
Téléscope spatiaux et terrestres.
Comment capter les photons dans les différents
domaines de longueur d’onde ?
On dispose de téléscopes ………..
sur
s terre
en orbite terrestre
sur des sondes spatiales
Observation depuis la terre :
..sur terre
Désavantage : perturbation atmosphérique, mauvaise transmission à
certaines longueurs d’onde.
Avantage : Plus faible coût, intervention facile, innovation ......;
Utilise t’on encore des télescopes sur terre ?
Le VLT de l’ESO au Chili (1999-)
..sur terre
Observation dans le visible et certaines zones de l’Infrarouge.
L’interférometrie permet de combiner le signal de plusieurs
téléscopes pour améliorer la qualité des observations
4 Miroir de 8 m (200 m en combiné)
..sur terre
La découverte de la radioastronomie
Karl Jansky, 1933,
ingénieur Bell Telephone
Période du signal:
23h56 =1 jour sidéral !!
Les radiotélescopes ?
..sur terre
•Antenne de 300 m de diamètre
Arecibo (Puerto Rico) (1963)
Programme SETI
• 27 antennes de 25 m de diamètre
VLA (Nouveau Mexique) (1975).
• Résolution équivalente d'une
antenne de 36 km de diamètre.
Construction : 2003-2012
64 antennes de 12 m de diamètre
Domaine radio mm : 30-950 GHz
..sur terre
THE ATACAMA LARGE MILLIMETER ARRAY
..sur terre
Premières images d’ALMA en
2008 montrant la température
à la surface de la lune
Observation en orbite terrestre
..en orbite terrestre
Avantage : accès à toutes les longueurs d’onde et aucune
perturbation atmosphérique.
Désavantage: Taille du miroir limité, nombre et taille des instruments
limités. Intervention, réparation exceptionelle !
Hubble Space Telescope
(1990-20XX)
Miroir de 2,4 m
Les autres télescopes satellites:
Visible
..en orbite terrestre
Infrarouge
(IRAS 1984, ISO 1995, Spitzer 2003…….)
Spitzer en construction
Que voit on dans l’infrarouge?
..en orbite terrestre
…..des poussières, ou les zones
froides de l’univers, c’est à dire
tout sauf les étoiles
Beta-Pictoris (IRAS 1984))
..en orbite terrestre
Le prochain télescope satellite?
Herschell : Infrarouge
• Le télescope spatial Herschel
devrait être envoyé par l'ESA en
2009.
• Son but scientifique est de faire
des observations astronomiques
dans les domaines de l'infrarouge
lointain et du submillimétrique, a
partir de 50 µm.
• Il possède un miroir de 3,5 m de
diamètre.
• Il sera refroidi à -271 C. (2 au
dessus du zéro absolu)
Observation à partir de sondes spatiales?
Spectromètre infrarouge IRIS (pour la mesure de la température, de la
pression et de la composition de l'atmosphère, ainsi que pour l'étude des
différents constituants de la surface)
Nirgal Vallis
La grande tempête
de poussière
Olympus Mons
(1971)
Sonde Mariner 9 :Première mise en orbite autour d’une autre planète : Mars
1970 : La sonde Venera 7 se pose sur Venus
1976 : La sonde Viking se pose sur Mars
Première photo de la surface de Mars
1995 : Mise en orbite autour de Jupiter (sonde Galileo)
2004 : Mise en orbite autour de Saturne (sonde Cassini).
2005: Le module Huygens se pose sur Titan
Première photo de la surface de Titan
Les sondes interplanétaires?
Première exploration complète des planètes géantes : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune
Pionner 10 et 12 (1972,1973)
Voyager 1 et 2 (1977-2020)
Voyager 2 atteint Uranus en 1986 et Neptune en 1989
Messages placés sur les sondes interplanétaires Pioneer 10 et 11, parties
respectivement en 1972 et 1973.
Les missions spatiales en cours?
(1997-2004-2008- 2012)
Les missions spatiales en cours?
La sonde Rosetta (ESA) a pour objectif l'étude de la comète
Churyumov Gerasimenko avec laquelle la sonde a rendez-vous en
Août 2014.
Après une période pendant laquelle sera réalisée une cartographie de l'astre par le
satellite principal (orbiteur), suivra une phase d'observation rapprochée avec notamment
l'envoi d'un module (atterrisseur) à la surface de la comète.
L’exploration de Mars continue :
Mars Reconnaissance Orbiter, Phoenix, MSL 09…