TP5 La physique de la spectroscopie des étoiles

Travaux Pratiques Thème : L’Univers
Séance 6 Chapitre n°3 (La lumière des étoiles)
LA PHYSIQUE DE LA SPECTROSCOPIE DES ÉTOILES
Lors de la séance précédente, nous avons observé différents types de spectres dont les caractéristiques
dépendent de la source lumineuse mais également des milieux traversés.
L'analyse d'un spectre est donc un moyen d'obtenir des informations sur une source de lumière.
Lorsque les astronomes pointent leurs télescopes vers les étoiles, ils analysent la lumière reçue en réalisant
des spectres. Ils en déduisent de nombreuses informations…
I. RAPPEL DES DIFFÉRENTS TYPES DE SPECTRES
1. Complétez le tableau suivant :
Corps à l'origine du spectre Type de spectre Informations apportées par le
spectre
émission
absorption
II. APPLICATION À L’ASTROPHYSIQUE : LA LUMIÈRE DES ÉTOILES
Analyse du spectre d’une étoile
Le spectre d'une étoile est représenté ci-dessous ; le document 1 décrit la structure d’une étoile.
2. Expliquez à quoi correspond le fond continu sur ce spectre.
3. À quoi correspondent les raies noires ?
4. Comment peut-on identifier les éléments chimiques présents dans l'enveloppe externe de l'étoile ?
Détermination de la composition d'une étoile
Ouvrir « analyse spectrale.exe » puis explorer les différentes fonctionnalités du logiciel (utilisez le bouton
AIDE si besoin).
5. Quelle est la composition de l’étoile Deneb de la constellation du Cygne. Justifier votre démarche.
Recherche d'un élément inconnu
On va maintenant chercher à déterminer l'élément correspondant à trois raies présentes dans le spectre
d'une étoile. Ce spectre est représenté sur le document 3. Le document 2 répertorie les longueurs d'onde
de quelques raies spectrales.
6. Déterminez les longueurs d'onde λ
1
, λ
2
et λ
3
des trois raies ? Explicitez votre démarche.
7. À quel élément correspondent ces raies ? Justifiez.

Document 1 : Structure d'une étoile
Les étoiles sont constituées de gaz très chauds.
La température des gaz décroît du centre vers la surface de l'étoile. Les régions internes de l'étoile
émettent donc une lumière d'origine thermique dont le spectre est continu. Lorsque cette lumière
traverse l'enveloppe externe de l'étoile, certaines radiations sont absorbées par les gaz les plus froids. Le
spectre d'une étoile se présente donc comme un spectre continu comportant de nombreuses raies noires
(raies d'absorptions).
Document 2 : Tableau de quelques raies spectrales.
Enveloppe externe
(gaz plus froids)
Gaz denses
très chauds

λ
λλ
λ
1
λ
λλ
λ
2
λ
λλ
λ
3
Document 3 : Spectre d'une étoile.
Avec un même spectroscope, ont été réalisés les deux spectres reproduits ci-dessous : celui d'une étoile ainsi que celui de l'argon. Les deux
spectres juxtaposés ont la même échelle de longueur d'onde.