Les objets astronomiques et leur observation L`astronomie

Les objets astronomiques et
leur observation
Option M1 Master Sciences, option
Physique – 20h cours + 8h TD
S. Derrière – B. Vollmer – R. Ibata
L’astronomie
• L’astronomie est essentiellement une science
d’observation
• Toute l’information sur l’univers provient de la
lumière qui arrive jusqu’à nous
• Constance de la vitesse de la lumière -> voyage
dans le temps
• Jusque dans les années 1940: uniquement
optique (visible), puis radioastronomie et
ouverture aux autres longueurs d’ondes

Les ondes electromagnétiques
Le processus d’émission des
ondes electromagnétiques
• L’émission continue – toute particule
ionisée qui est accélèrée ou freinée émet
un photon
• Émission des raies atomiques ou
moléculaires

Les processus d’émission
I. Le corps noir
• Le continu thermique : le corps noir
– idéalement le corps noir est un corps opaque, isolé, à une température
constante. Son émission à une longueur d’onde donnée ne dépend que
de la température et est défini par la fonction de Planck :
• La loi de Wien donne la longueur d’onde du maximum d’émission de
la fonction de Planck
le domaine de longueur d’onde visible s’étend de 0.4 à 0.8 µm
• La loi de Stephan-Boltzmann donne le flux total d’énergie (intégré
sur toutes les longueurs d’ondes) émis par un corps noir à la
température T :
• pour une étoile on a :
la luminosité est une valeur intrinsèque à l’étoile, contrairement à sa
magnitude qui dépend de la distance
200 µm15 KNuage moléculaire
9 µm310 KEtre humain
0.5 µm5500 KSoleil visible
IR
radio

Les processus d’émission: II. Les
raies spectrales
• Atome de Bohr
– électrons en orbite képlérienne (comme des planètes) autour du noyaux
– quantification de l’énergie par les orbites permises
– un électron en orbite, c’est à dire accéléré, devrait rayonner en
permanence. L’atome de Bohr ne décrit donc pas correctement la
nature mais la quantification de l’énergie et un pas énorme pour
l’explication du spectre de raies, émises ou absorbées, des atomes.
-> Mécanique
quantique
Lois de Kirchoff
• 1) un objet dense et chaud produit un spectre continu (corps noir).
• 2) si un corps froid peu dense est placé devant une source plus
chaude, des raies en absorption apparaissent sur le spectre continu
du corps chaud.
• 3) le corps froid émet un spectre en émission.
• Notez que le nuage froid peut apparaître en émission ou en
absorption selon la nature du fond.

Exemples de spectres
Composantes:
-continu
-raies en absorption
ou émission
Le soleil en multi longueur d’onde
Lumière blanche:
photosphère Raie CaII
chromosphère
UV:
Chromosphère/
couronne
Rayons X:
couronne