Documents de Physique-Chimie – M. MORIN Thème : Ondes et

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Thème : Ondes et matière.
Partie : Ondes et particules
Cours 7 : Rayonnements dans l’univers
I.
Longueur d’onde et fréquence des radiations électromagnétiques.
1. Relation entre longueur d’onde et fréquence.
Rappeler l’expression de la fréquence d’une onde électromagnétique en fonction de sa longueur d’onde.
2. Rappeler les limites de longueurs d’onde du domaine visible.
3. En déduire les limites en fréquence de ce domaine visible.
II.
Absorption de rayonnements par l’atmosphère terrestre.
1. Quelles sont les longueurs d’onde absorbées des radiations par l’atmosphère ?
2. A quels domaines appartiennent ces radiations absorbées ?
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III.
Conséquences sur l’observation des sources de rayonnement dans l’univers.
1. Sources de rayonnement radio, infrarouge et ultraviolet dans l’univers.
Une galaxie telle que la galaxie d’Andromède, située à 2,5 millions d’années de lumière, renferme
différentes sources radiatives.
1.1. Source infrarouge. (I.R.)
Les poussières qui constituent le gaz interstellaire d’une galaxie rayonnent en infrarouge.
Longueurs d’onde de 0,78 m et 1 000 m (1 mm).
1.2. Source millimétrique.
Des molécules telles que le monoxyde de carbone CO émettent dans le domaine des ondes
millimétriques. (Longueur d’onde 2,6 mm).
1.3. Source radio.
Les atomes d’hydrogène qui constitue l’essentiel des gaz stellaires émettent dans le domaine
des ondes radio (21 cm).
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1.4. Source visible.
La lumière visible montre pratiquement toutes les étoiles. Toutefois, les étoiles très jeunes, donc
très chaudes ne sont pas visibles.
1.5. Source ultraviolette. (U.V.)
Les étoiles très jeunes, de moins de 100 millions d’années (Notre Soleil à 4,5 milliards d’année),
émettent dans le domaine de l’ultraviolet.
1.6. Source de rayons X (R.X.).
Des gaz extrêmement chauds et des objets violents comme les pulsars et les trous noirs émettent
des rayons X.
Sur l’image, on observe dans la région centrale de la galaxie, 4 pulsars émetteurs de RX.
Pulsar : Etoile qui s’est effondrée sur elle-même et qui tournent à très grande vitesse sur ellemême (1 s à 1 ms).
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2. Conséquences sur l’observation des sources de rayonnement dans l’univers.
2.1. Expliquer en quelques lignes, l’influence de l’atmosphère sur l’observation astronomique.
2.2. On souhaite observer différents astres dans l’univers. On dispose de plusieurs instruments
adaptés à l’observation dans certaines longueurs d’onde.
Après avoir fait une recherche sur le domaine d’utilisation de ses instruments, compléter les
tableaux suivants.
-
Indiquez les domaines de longueurs d’onde étudiés par ces instruments.
Domaine de longueur d’onde observé
Instruments
XMM
Spitzer
ALMA
GALEX
-
Cocher les cases correspondantes entre l’instrument et le corps céleste observé.
Corps célestes
XMM
Spitzer
ALMA
Poussières de la nébuleuse
d’Orion.
Emission du monoxyde de
carbone de l’étoile géante
rouge TT Cygni.
Eruptions de l’étoile la plus
brillante de la voie lactée,
Etoile du pistolet.
Etude des trous noirs.
Etudes des gaz froids dans les
galaxies.
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