Apports des téléscopes spatiaux dans la connaissance de l`univers
publicité
Apports des télescopes spatiaux dans la connaissance de l’Univers Danièle IMBAULT Direction des Sciences de la Matière CEA / Saclay La lumière se propage dans le vide à la vitesse de 300.000 km par seconde Soleil - Terre = 1 UA 150 millions de km (1,5 . 108 km) 8 mn.L Soleil – Neptune = 30 UA 4,5 milliards de km (4.5 . 109 km) 4 h.L en « sommeil » depuis juin 2011 21 janvier à 10 h GMT Rosetta + Philae comète Churyumov-Gerasimenko mars 04 mai 14 août 14 11 novembre 14 2015 ??? à 4 UA, « altitude » 25 km, vitesse 40 km/s La lumière se propage dans le vide à la vitesse de 300.000 km par seconde 1 h.L ~ 1 milliard de km (109 km) 1 AL ~ 10.000 milliards de km (1013 km) L’étoile Proxima du Centaure est à 4,3 AL de nous, soit 10.000 fois plus loin que Neptune… La Licorne Mon R2 2400 AL 40 AL astrométrie (mégalithes -7000, Hipparque -150, Mayas -3000 +1500, astrolabes et sextant) Instrumentation Observations spectro-photométrie Modélisation imagerie Galileo Galilei 1610 William Herschel 1.2 m, 1790 Isaac Newton 15 cm, 1670 Mont Palomar 5 m, 1950 VLT Cerro Paranal 8.2 m, 2000 Principales limitations des performances du télescope (luminosité, résolution spatiale…) : - diffraction de la lumière - stabilité installation - qualité de l’air - pollution lumineuse diamètre >> construction et choix du site - turbulence atmosphérique optique adaptative 0 100 2000 3000 6000 EELT – European Extremely Large Telescope Désert Atacama (Chili) – 3060 m ESO / 2010 – 2020 ? Coût : 1 G€ Herschel / miroir 3,5 m 1/5 futur JWST 6 m Réflecteur 39.3 m, 1000 m2 (lumière collectée = VLT x 15, résolution x 100) 800 miroirs hexagonaux 1.4 m , 7000 actionneurs /1 kHz, étoiles laser artificielles Parce que… • les astres émettent d’autres lumières, selon leur température • … et que l’atmosphère en limite fortement notre perception mm .TK = 3000 K 0,01 0,1 V 1 10 mm Radio km-m Microondes mm Infrarouge Visible eV µm UV X keV nm MeV-GeV THE TeV 1000 km ISO 100 km JWST XMM-Newton Integral Herschel Yeux artificiels, au sol ou en orbite 10 km VLT 0 km ALMA HESS « Les avantages d’un observatoire extra-terrestre dans le domaine de l’astronomie » Lyman Spitzer 1946 Rayons X (découverte 1895) 1948 : V2 + compteurs Geiger 1ère source … le Soleil Spoutnik 1957 Explorer 1 - 1958 découverte Ceintures Van Allen Hubble Space Telescope 1990 Explorer 11 1961 1er satellite astro (gamma) 2.5 m, sensibilité x 100 / sol précision 100 mm - 270 °C 4-17 µm résister à un milieu « hostile » (température, vibrations, vide, rayonnements) limiter • l’encombrement • la masse • la consommation électrique … et garantir , à coup sûr, le fonctionnement en orbite Constellation d’ Orion M42 1350 AL Bételgeuse 500 AL Ø 650 15 m Rigel 800 AL Ø 80 21 m 60.000 Orion en infrarouge (IRAS) VLT – visible HST – infrarouge proche ISOCAM 1985 - 1998 William Herschel 1738-1822 IR 1800 HERSCHEL 1996 – 2013 14 mai 2009 Rho Ophiuchi 500 AL Antares « Dark river » 20 Ø Lune Scorpion IRAS / 1983 ISO / 1995 SPITZER / 2003 ? HERSCHEL / 2009 M16 NGC Nébuleuse 281 / Cassiopée de l’Aigle Serpent 10000 6500AL AL Ø 20 80 AL + 2 (e+,) Les étoiles, enfants des nuages moléculaires, naissent par portées … Ce sont des boules de gaz en équilibre entre 2 forces : la gravitation qui tend à les condenser et la pression consécutive aux réactions de fusion thermo-nucléaire actives en leur coeur 106 y RBH (km) = 3 M / M 74% H 24% He C, N, O… éléments + lourds 109 K 108 y He C, N, O… 108 K H He 107 K 1010 y Radio m Microondes mm 1K Bolomètres Infrarouge 102 K Visible eV µm 103 K Semi conducteurs UV 104 K CCD X X keV nm 106 K THE MeV-GeV 109 K Germanium TeV 1012 K Scintillateurs M16 Nébuleuse de l’Aigle 6500 AL 10 AL HST / Visible Herschel / Sub-millimétrique + XMM-Newton / Rayons X Etoiles massives et chaudes, rémanent de SN 6000 ans Onde choc destructive à voir dans qq 102 années ? NGC 602 SMC NGC 7129 / Céphée 3000 AL 106 ans Amas des Pleïades 400 AL 50 106 ans NGC 290 / Toucan 65 AL à 200 kAL M57 Anneau Lyre 2000 AL Ø 1 AL NGC 3603 Carina 20 kAL Ø 17 AL Helix NGC 7293 Poissons 11.000 ans 700 AL Ø 6 AL Grand Nuage de Magellan, 170 kAL 1ère SN visible à l’oeil nu depuis 383 ans… Brillance x 100 en 3 h 22.02.87 23.02.87 Sanduleak, SGB, 10 millions d’années, 20 M Anneaux éjectés 20.000 ans plus tôt Onde de choc à 5.103 km/s ? 1994 2003 X – 106 K 2000 M1 Crabe Taureau 4/07/1054 6500 AL Ø 12 AL 1500 km/s Chaco Canyon (Arizona) 11ème siècle Infra-rouge Visible Rayons X visible rayons X étoile à neutrons pulsar 30 Hz Ø 20 km Chandra + HST 2000 Ultra-violet Dentelles du Cygne, 1500 AL 3° = 70 AL, - 10.000 ans Dentelles du Cygne, 1500 AL 3° = 70 AL, - 10.000 ans GRB 130427, 94 GeV, qq heures Fermi Space Observatory 27.04.13 « notre » Voie Lactée M88 - Chevelure de Bérénice NGC 891 dans Andromède (1.4 GHz) (115 GHz) 100.000 AL Nous sommes ici… ~ 100 milliards d ’étoiles 200 106 ans à 200 km/s Hipparcos 1989-1993 Résolution spatiale Télescope 150 mm : 1 arcsec / 4 km HST : 0,1 as / 40 km VLT : 20 mas / 200 km 1 arcmn / 1 € à 65 m 1 € à 4000 km 18/12/13 GAIA 1 € à 400.000 km < 1989 1536 * 50 mas 30 AL Hipparcos 100.000 1 mas 3000 AL GAIA 1 milliard 10 mas 3.106 AL 140 km/s 500.000 km/h 109 ans M 31 Andromède à 2,5 millions d’AL M 83 Mille rubis Hydre 12 M AL IRAS 1983 ISOCAM 1995 M 51 Chiens de chasse 31 M AL Herschel 2009 HST 2001 Expansion cosmique Edwin HUBBLE - 1929 7000 km/seconde « Big-bang » (1950) NGC 4921 320 M AL Hubble Space Telescope sept 03 - janvier 04 6 10 s 12 j de « pause » NGC 7331 50 MAL HUDF.YD3 13,7 109 ans « redshift » 8,6 vitesse 98% C 3 x 3 arcmin 10.000 galaxies ? Rayonnement fossile "3 K" ( 1 mm) Prédiction Gamow (1948) Découverte en radio (1965, = 7 cm) Anisotropies FDC Smoot & Mather (1992) 1978 2,725 °K ± 0.2 mK 2006 COBE 1989 WMAP 2001 PLANCK 2009 21/03/13 68.3 % Age Univers 13.82 109 ans H = 67.15 km/s/Mpc 4.9 % 26.8 % Merci de votre attention… NGC 3372 NGC 2841 Grande Ourse 50MAL MAL Carina Voie Lactée M7500 83Ø 150 Hydre AL kAL Ø 12 300 AL
