Spectres et Halloween pour astrophysiciens (5 exercices d

28 octobre 2007
5 exercices d’astrophysique et plus
La Bételgeuse de mon chat, céphéides, exoplanètes, matière noire, trou noir
Observations, positions, distances, photométrie, spectroscopie, lois de Képler
28 octobre 2007 : Fun-HOU
Spectres et Halloween pour astrophysiciens
Suzanne Faye, Lycée Chaptal, Paris; Michel Faye,Lycée Louis-le-Grand, Paris,
avec Roger Ferlet, Institut d’Astrophysique de Paris et Alessandra Zanassi, Cité des Sciences, Naples
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Un groupe international recherche-enseignement
France : F-HOU .
Président : Roger FERLET,
Institut d’Astrophysique de Paris
Congrès annuels:
2004 : Saint-Pétersbourg, Russie
2005 : Pékin, Chine
2006: Observatoire de
Haute-Provence, France
2007 : Tokyo, Japon
2008 : Lisbonne, Portugal
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Logiciel SalsaJ téléchargeable gratuit sur www.euhou.net
HOU =
Hands-On-Universe
www.handsonuniverse.org
F-HOU,
France Hands-On-Universe
www.fr.euhou.net
EU-HOU,
Europe Hands-On-Universe
www.euhou . net
3
UDP – 100 ans
HOU
A
L
SalsaJ / Ouvrir / Halloween.JPG
D
P
L
F - HO U
W
E U - HOU
E
C E NT - A NS
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Trait / Analyse / Coupe
« Spectre »
1 – Outil trait, puis aller tracer le trait jaune à travers les « yeux ».
2 – Analyse/Coupe, d’où intensités en fonction du numéro de pixel, abscisse géométrique
ou longueur d’onde si photo de spectre.
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Constellation d’Orion,
visible dans le
ciel de Paris.
Bételgeuse, géante
rouge
Le logiciel Salsa J peut modifier les niveaux de gris ou donner de fausses couleurs, et tracer la courbe des énergies en fonction du numéro de pixel[1].
[1] Pixel : Picture Element, « godet » ; les pixels, disposés en damier, constituent la cellule CCD Coupled Charge Device.
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2 - Un bel effet Doppler : on ne détecte pas l’excès de vitesse de votre
voiture, mais, lois de Képler
obligent, l’excès de masse de la galaxie !
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Eh oui, masse cachée prévue par l’astronome
Vera Rubin dans les années 1970
(Une jolie princesse porte secours à un prince, et
ce faisant, salit ses beaux habits).
Quand le prince la vit, il dit : « Vous êtes dans
un triste état, votre visage est sale, et vous
êtes fagotée comme un sac à papier. Quand
vous serez propre et ressemblerez à une
princesse, je vous épouserai. ».
La princesse répondit : «Pas moi ! » Elle aurait
fait une grande scientifique.
Paper bag Princess, de Robert Munsch,
traduction française La princesse dans un
sac
Bright galaxies, dark matter, de Vera Rubin.
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De l’effet Doppler-Fizeau aux exoplanètes
Top view :
S
0
7 petits pas
N
pour une
exoplanète
S= Star
N = Non identified companion
O= barycentre
1 – Une planète tourne autour de son étoile
2 – Réciproquement, l’étoile tourne autour de sa planète
3 – On ne voit pas la planète, mais on voit l’étoile.
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7 petits pas pour une exoplanète - suite
4 – Comme l’étoile bouge, son spectre se décale par effet Doppler
5 – SalsaJ étudie ce décalage comme le radar routier étudie la vitesse de votre voiture.
6 – Passage par la case « théorique » : Dl / l = v/c; variations périodiques au cours du temps: courbe v(t)
7 – Loi de Képler M v²/r = G M métoile naine ou exoplanète/r²
On suit les raies du
doublet jaune du sodium
pendant plusieurs jours
Vrad = V0 + W cos ( 2pt/T + b)
w
V
0
w
T/2 = 5,2 jours
Premier exemple: Etoile 51 Pégase et son compagnon de 0.45 fois la masse de Jupiter
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Analyse/ Photométrie
ou « Coup de baguette »
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Photométrie, éclat à variation périodique, relation luminosité-période
Variation périodique de l’éclat
apparent de la céphéide:
Luminosité – Période: courbe
établie par Henrietta Lewitt (1912)
échelle logarithmique
d=( Lmoy / 4.p. Emoy)1/2 = [ Puissance émise par l’étoile/ (4 p Puissance reçue par
unité de surface, obtenue par comparaison avec étoile de référence, voir TP)]1/2
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Notre Soleil
Mise en évidence du mouvement de rotation des étoiles autour du trou noir
Loi de Képler, d’où masse du trou noir central
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Orbite de l’étoile S2 autour du centre galactique source radio Sgr A* (Sagittaire)
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