CORPS NOIR et ETOILES

CORPS NOIR et ETOILES
Introduction :
Une étoile peut être comparée en physique à un modèle idéal que l’on appelle le corps noir .
Pourtant, une étoile est tout ce qu’il y a de plus brillant et n’est certainement pas noir ! Alors
pourquoi compare-t-on une étoile à un corps noir ?
1-Définition d’un corps noir :
Un corps noir est un corps capable d’absorber mais aussi de réemettre toutes les radiations
électromagnétiques des ondes radios jusqu’aux rayons X.
Par les multiples absorptions et réemissions de l’énergie électromagnétique, ce corps atteint un
équilibre thermique ( température absolue T en degré Kelvin - °K).
Le spectre électromagnétique d’un corps noir est un spectre continu qui s’étend des longueurs
d’ondes ultra-courtes des rayons X aux longueurs d’ondes très grandes de type radio.
La distribution de l’énergie lumineuse dans le spectre du corps noir ne dépend que de la
température d’équilibre T atteinte par le corps.
2-
Un corps noir n’est donc pas noir ! Un corps noir pourrait donc être lumineux
comme une étoile :
Un corps qui ne ferait qu’absorber toutes les radiations électromagnétiques sans les réémettre
serait perçu comme étant noir car il ne renvoie pas de lumière vers notre œil. L’adjectif NOIR pour
corps noir vient de là.
Cependant, le corps noir est aussi capable de réemettre les radiations électromagnétiques
absorbées : de ce fait, il nous renvoie de la lumière et n’est donc pas du tout perçu comme étant
noir.
3-
Une étoile est un corps noir car sa surface est à une température stable du fait :
- de la production et émission d’énergie électromagnétique dans son noyau central ( cœur de
l’étoile)
- des multiples absorptions et réémissions de cette énergie depuis le cœur de l’étoile jusqu’à
sa surface.

Exemple du soleil :
Les photons, qui sont les particules transportant l’énergie électromagnétique, mettent plusieurs
millions d’années pour parcourir ( voir trajet en bleu) les 700 000 km du rayon solaire : une étoile
est , rappelons le, une boule de gaz hydrogène à très haute pression et donc très dense qui
« freine » énormément le transfert de l’énergie électromagnétique du cœur vers la surface.
Le processus d'absorption-réémission très long dans le temps permet donc de
transporter l'énergie du centre du soleil jusque vers l'extérieur, tout en assurant un
équilibre énergétique ( donc équilibre thermique), qui va conduire au rayonnement
de corps noir du soleil. Cela est valable pour toutes les étoiles.

4-
Le spectre d’une étoile dont la température de surface est T suit donc la forme du
spectre du corps noir à la même température T :
Plus la surface de l’étoile est chaude, plus le maximum d’énergie émise par l’étoile se situe
vers le bleu=> l’étoile sera perçue comme ayant une couleur bleue à blanche.
Inversement, plus l’étoile est froide, plus le maximum d’énergie se situe dans le rouge=>
l’étoile sera perçue comme ayant une couleur rouge orangée.
5-
Trouver la température de surface de l’étoile à partir de son spectre :
Il faut utiliser le logiciel Visualspec.( c’est une des possibilités) :
 Charger le profil spectral de l’étoile ;
 Aller dans le menu Radiométrie => Choisir Auto-Planck
 Dans la fenêtre Auto-Planck, choisir une fourchette de température réaliste c'est-à-
dire en accord avec le type spectral de l’étoile et choisir aussi le pas ( 100 est une
bonne valeur).
 Lancer le calcul.
Forme du spectre de l’étoile =
forme du spectre du corps noir
Etoile chaude
Etoile froide

Le logiciel Visualspec recherche alors la courbe du corps noir qui s’approche le plus du profil
spectral de l’étoile. La courbe du corps noir coincidant le mieux avec l’étoile fournira alors la
température de surface de l’étoile puisque la forme du spectre d’un corps noir ne dépend
que de sa température.
 Pour connaître la température de l’étoile, aller dans le menu déroulant des séries (
intensité est marqué par défaut) et chercher un profil spectral du type PLA _ XXXXX.
C’est la valeur de la température de surface de l’étoile,
donnée en degrés Kelvin ( °K) qui est l’échelle de
température absolue utilisée par les scientifiques.
Pour avoir la température en degrés Celsius ( °C), il
suffit de soustraire 273 à la température en ° K.