Détermination de la position du système solaire dans

Mesure de la position du Soleil dans la Galaxie
I
Principe de la mesure.
Une galaxie est un ensemble de 200 milliards d'étoiles, d'immenses nuages de gaz qui
sont en interaction gravitationnelle.
Il existe des millions de galaxies dans l'Univers et elles peuvent avoir des formes variées,
qui ressemblent à des ellipsoïdes ou des disques.
Il peut exister une structure en spirale, plus ou moins prononcée.
Une galaxie proche de notre Galaxie est la galaxie M31, visible dans la constellation
d'Andromède (photo ci contre).
Galaxie d'Andromède M31
Le Soleil
Le Soleil est une étoile d'une galaxie, notre Galaxie. Nous allons chercher où se situe le
Soleil dans le plan galactique.
Il faut répondre à la question suivante: à quelle distance du centre galactique se
trouve le Soleil ?
II
II.A
Mesure de la distance au Soleil du centre galactique.
Les amas globulaires.
On a découvert l'existence de gros nuages d'étoiles (plutôt vieilles) de forme
sphérique, semblables à un essaim d'abeilles.
Sur la photo ci contre, c'est l'amas M10, du catalogue de Charles Messier (astronome du
XVIIIème)
Amas globulaire M10
Autour de notre Galaxie, on observe une centaine de ces amas globulaires, et au
début du XXème siècle, on a pu déterminer leur distances par rapport au Soleil et
leur position apparente dans le ciel.
Harlow Shapley suppose alors que ces amas sont statistiquement uniformément
répartis autour de la Galaxie. Donc, le centre de ce nuage d'amas globulaire est
probablement très proche du centre de la Galaxie.
Si on est capable de calculer la position du centre du nuage d'amas globulaires,
alors on aura une bonne approximation de la position du centre de la Galaxie.
II.B
Calcul du centre d'un nuage de points.
z
Vous savez calculer la moyenne d'une série de notes : vous ajoutez toutes les valeurs
et divisez le résultat par le nombre de notes.
De la même façon, si j'ai un ensemble de valeurs x 1, x2, ..., xN, alors la valeur moyenne
<x> sera (x1+x2+ ... +xN) / N
En généralisant le résultat à 3 dimensions, si j'ai un ensemble de points M 1, M2, ...,
MN de coordonnées (x1,y1,z1) , (x2,y2,z2) , ... ,(xN,yN,zN) alors les coordonnées du centre
C du nuage seront
y
(<x>, <y>, <z> ) avec :
<x> = (x1+x2+ ... +xN) / N
<y> = (y1+y2+ ... +yN) / N
x
<z> = (z1+z2+ ... +zN) / N
1/4
II.C
Calcul de la position du centre galactique.
En annexe 1, vous trouverez un extrait d'un catalogue d'amas globulaires. On y trouve le
nom de l'amas, ses coordonnées équatoriales, sa distance au Soleil, et sa position en
cordonnées (x,y,z) par rapport au Soleil.
Les distances sont exprimées en kpc = kilo parsec. Le parsec est une unité de distance
en astronomie qui correspond à 1 pc = 3,26 année de lumière
1 pc =
lumière
3,26
Procédure de calcul de la distance du centre de la Galaxie (utiliser l'annexe
1):
III
1.
calculez la moyenne <x> des positions x des amas globulaires
2.
calculez la moyenne <y> des positions y des amas globulaires
3.
calculez la moyenne <z> des positions z des amas globulaires
4.
à partir de <x>, <y> et <z> calculez la distance du centre du nuage
d'amas globulaires par rapport au centre de la Galaxie.
5.
Sachant que le centre galactique dont la position a été mesurée par
d'autres techniques, est estimé être à 28 000 année lumières du Soleil,
calculez l'écart relatif entre votre valeur et cette valeur.
Conclusion : position du Soleil dans la Galaxie.
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00 a
l
IV
Références
•
•
•
•
Article original de Kapteyn : http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1922ApJ....55..302K/0000302.000.html
Centre de Données astronomiques de Strasbourg : http://cdsweb.u-strasbg.fr/CDS-f.gml
Photos et dessins de la Galaxie : http://burro.cwru.edu/Academics/Astr222/Galaxy/Intro/intro.html
Photos d'objets de Messier : http://messier.obspm.fr/Messier_f.html
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année
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Annexe 1 : catalogue ARP 1965 Globular Cluster (extrait)
Source: Centre de Données Astronomique de Strasbourg.
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