STAGE TER S 2012 – TD EFFET DOPPLER - ENONCE UNE METHODE POUR DETECTER UNE EXOPLANETE OU UN COMPAGNON D’ETOILE (ETOILE DOUBLE). (D’après Hands On Universe) L'observation directe d'une planète extrasolaire est très difficile : la lumière en provenance de son étoile éblouit la caméra et empêche, sauf cas rares, de voir la planète. Par contre, il est possible de voir les effets de la révolution d'une planète autour de son étoile. En effet, pendant que la planète fait le tour de son étoile (1 an pour la Terre autour du Soleil), cela induit un léger déplacement de l’étoile car elle tourne autour du centre de gravité de l’ensemble {étoile-exoplanète} animation. Cet effet est détectable à l'aide de la spectroscopie grâce à L'EFFET DOPPLER, en étudiant le spectre de l’étoile. ..\spectroradial.gif Exoplanète Etoile Objectifs : Mettre en évidence la présence de l’exoplanète. Déterminer le mouvement de l’ensemble {étoile-exoplanète} par rapport à l’observateur. 1. DEPLACEMENT DES RAIES DU SPECTRE AU COURS DU TEMPS. ° ° ° ° 11 spectres de l’étoile ont été pris, à environ 1 jour d’intervalle. Ouvrir « salsa j »/menu fichier : ouvrir « exoplanète »-11 spectra fit/sélectionner les 11 spectres (shift enfoncée)/ouvrir/menu images : piles-transférer dans piles-démarrer animation/ à la fin fermer la pile. Quel type de spectre est-ce ? Commenter l’observation. Interpréter en faisant intervenir l’effet Doppler. 2. ETUDE D’UN SPECTRE. ° ° ° ° ° ° Ouvrir le spectre n°1 (fic01.fit). L’imprimer. Cliquer sur le bouton « sélection rectiligne » / menu analyses : coupe. Commenter le graphique obtenu. A quoi correspondent les deux « puits » ? On peut étalonner les spectres en longueurs d’onde : dans « exoplanète » - 11 spectra dat spectre 1. Imprimer le document. Le graphique obtenu est alors: I (intensité lumineuse) = f (). La longueur d’onde est ici exprimée en angström : 1 Å = 0,1nm. Ouvrir « liste » et retrouver les longueurs d’onde correspondant aux deux raies d’absorption les plus marquées : ° ° ° nm ; nm . Ces raies correspondent à deux raies du spectre du sodium qui constituent le doublet du sodium a1nm et a2nm. A quelle couleur correspondent ces raies ? Lors de la prise du spectre 1, l’étoile s’éloignait-elle ou se rapprochait-elle de l’observateur terrestre ? Calculer la vitesse V de déplacement de l’étoile par rapport à l’observateur ; on rappelle que : STAGE TER S 2012 – TD EFFET DOPPLER - ENONCE ° V / c = (a1 - a1 (effet Doppler). c : célérité de la lumière dans le vide. A quoi peut-on relier le fait que l’on obtienne une valeur négative ? 3. VITESSE DE L’ETOILE SUIVANT LA LIGNE DE VISEE. ° ° ° On considère que l’étoile possède une vitesse de révolution constante autour du centre de gravité. Schématiser le vecteur vitesse aux différentes positions de l’étoile. Afin de faire apparaître la vitesse suivant la ligne de visée (grandes flèches) décomposer les vecteurs vitesse en: une composante perpendiculaire à la ligne de visée et une composante parallèle à la ligne de visée. En quelles positions la vitesse suivant la ligne de visée serait égale à la vitesse de l’étoile ? En quelles positions la vitesse suivant la ligne de visée serait nulle ? 4. VARIATION DE LA VITESSE SUIVANT LA LIGNE DE VISEE. ° A l’aide des spectres étalonnés (voir 2.) compléter la colonne nmfaites les calculs. Date Spectre nm (a1 - nm V (km.s-1) -2 t (jr) X10 1 0 2 0,97 3 1,97 589,0491 -5,41 -27,6 4 2,94 589,0305 -3,55 -18,1 5 3,97 589,0014 -0,64 -3,3 STAGE TER S 2012 – TD EFFET DOPPLER - ENONCE ° 6 4,88 7 5,92 8 6,96 588,9643 3,12 15,6 9 7,98 588,9764 1,86 9,5 10 8,97 589,0056 -1,06 -5.4 11 10,0 589,0318 -3,68 -18,7 A l’aide du tableur « Régressi », tracer le graphe V = f(t). 4. MOUVEMENT DE L’ETOILE PAR RAPPORT A L’OBSERVATEUR TERRESTRE. ° ° ° ° Imprimer le graphe. A quelle vitesse maximale l’étoile s’éloigne-t-elle de nous ? A quelle vitesse maximale l’étoile s’approche-t-elle de nous ? Quelle fraction de sa révolution a-t-elle effectuée ? en déduire la période de révolution de l’étoile autour du centre de gravité de l’ensemble {étoile-exoplanète}. Cet ensemble {étoile-exoplanète} possède-t-il un mouvement par rapport à l’obervateur ? 5. UNE EXOPLANETE. ° Rechercher les caractéristiques de l’astre Pégase 51b.