STAGE TER S 2012 – TD EFFET DOPPLER

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
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
a1nm et a2nm. 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 :
Etoile
Exoplanète

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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 nmfaites les calculs.
Spectre
Date
t (jr)
nm
(a1 - nm
X10-2
V (km.s-1)
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

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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.