Mesure de la position du Soleil dans la Galaxie I Principe de la mesure. Une galaxie est un ensemble de 200 milliards d'étoiles, d'immenses nuages de gaz qui sont en interaction gravitationnelle. Il existe des millions de galaxies dans l'Univers et elles peuvent avoir des formes variées, qui ressemblent à des ellipsoïdes ou des disques. Il peut exister une structure en spirale, plus ou moins prononcée. Une galaxie proche de notre Galaxie est la galaxie M31, visible dans la constellation d'Andromède (photo ci contre). Galaxie d'Andromède M31 Le Soleil Le Soleil est une étoile d'une galaxie, notre Galaxie. Nous allons chercher où se situe le Soleil dans le plan galactique. Il faut répondre à la question suivante: à quelle distance du centre galactique se trouve le Soleil ? II II.A Mesure de la distance au Soleil du centre galactique. Les amas globulaires. On a découvert l'existence de gros nuages d'étoiles (plutôt vieilles) de forme sphérique, semblables à un essaim d'abeilles. Sur la photo ci contre, c'est l'amas M10, du catalogue de Charles Messier (astronome du XVIIIème) Amas globulaire M10 Autour de notre Galaxie, on observe une centaine de ces amas globulaires, et au début du XXème siècle, on a pu déterminer leur distances par rapport au Soleil et leur position apparente dans le ciel. Harlow Shapley suppose alors que ces amas sont statistiquement uniformément répartis autour de la Galaxie. Donc, le centre de ce nuage d'amas globulaire est probablement très proche du centre de la Galaxie. Si on est capable de calculer la position du centre du nuage d'amas globulaires, alors on aura une bonne approximation de la position du centre de la Galaxie. II.B Calcul du centre d'un nuage de points. z Vous savez calculer la moyenne d'une série de notes : vous ajoutez toutes les valeurs et divisez le résultat par le nombre de notes. De la même façon, si j'ai un ensemble de valeurs x 1, x2, ..., xN, alors la valeur moyenne <x> sera (x1+x2+ ... +xN) / N En généralisant le résultat à 3 dimensions, si j'ai un ensemble de points M 1, M2, ..., MN de coordonnées (x1,y1,z1) , (x2,y2,z2) , ... ,(xN,yN,zN) alors les coordonnées du centre C du nuage seront y (<x>, <y>, <z> ) avec : <x> = (x1+x2+ ... +xN) / N <y> = (y1+y2+ ... +yN) / N x <z> = (z1+z2+ ... +zN) / N 1/4 II.C Calcul de la position du centre galactique. En annexe 1, vous trouverez un extrait d'un catalogue d'amas globulaires. On y trouve le nom de l'amas, ses coordonnées équatoriales, sa distance au Soleil, et sa position en cordonnées (x,y,z) par rapport au Soleil. Les distances sont exprimées en kpc = kilo parsec. Le parsec est une unité de distance en astronomie qui correspond à 1 pc = 3,26 année de lumière 1 pc = lumière 3,26 Procédure de calcul de la distance du centre de la Galaxie (utiliser l'annexe 1): III 1. calculez la moyenne <x> des positions x des amas globulaires 2. calculez la moyenne <y> des positions y des amas globulaires 3. calculez la moyenne <z> des positions z des amas globulaires 4. à partir de <x>, <y> et <z> calculez la distance du centre du nuage d'amas globulaires par rapport au centre de la Galaxie. 5. Sachant que le centre galactique dont la position a été mesurée par d'autres techniques, est estimé être à 28 000 année lumières du Soleil, calculez l'écart relatif entre votre valeur et cette valeur. Conclusion : position du Soleil dans la Galaxie. 0 50 0 00 a l IV Références • • • • Article original de Kapteyn : http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1922ApJ....55..302K/0000302.000.html Centre de Données astronomiques de Strasbourg : http://cdsweb.u-strasbg.fr/CDS-f.gml Photos et dessins de la Galaxie : http://burro.cwru.edu/Academics/Astr222/Galaxy/Intro/intro.html Photos d'objets de Messier : http://messier.obspm.fr/Messier_f.html 2/4 année de Annexe 1 : catalogue ARP 1965 Globular Cluster (extrait) Source: Centre de Données Astronomique de Strasbourg. Full 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 _RAJ2000 "h:m:s" 00 00 01 03 03 04 04 05 05 06 07 09 10 10 11 12 12 12 12 13 13 13 13 13 14 14 14 15 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 24.1 52.6 02.3 12.3 33.0 46.3 44.9 14.0 24.3 49.0 38.2 11.9 05.6 17.6 29.1 10.1 25.9 39.5 59.4 12.9 16.3 26.8 42.2 46.2 05.4 29.6 39.6 00.9 04.0 16.1 17.2 18.5 28.1 35.5 46.1 11.1 17.1 25.7 23.7 27.7 27.3 32.5 41.7 47.2 47.0 53.4 57.1 01.3 02.6 04.6 05.1 10.2 14.6 16.5 18.0 19.1 17.1 21.2 25.4 24.0 23.6 28.1 _DEJ2000 "d:m:s" -72 -26 -70 -55 +79 +31 -84 -40 -24 -36 +38 -64 +00 -46 -29 +18 -72 -26 -70 +18 +17 -47 +28 -51 +28 -05 -26 -82 -33 -00 -21 +02 -50 -50 -37 +14 -22 -72 -26 -38 -26 -13 +36 -01 +47 -22 -04 -30 -26 -24 -22 -26 -29 -28 -23 -18 +43 -19 -48 -26 -17 -29 04 36 51 14 38 28 00 02 31 00 53 51 03 24 32 32 41 45 52 10 41 19 23 22 32 58 32 14 05 06 01 05 39 40 46 54 59 13 31 51 03 03 27 57 32 11 07 07 15 45 42 34 27 08 45 31 09 35 29 22 49 59 name r kpc x kpc y kpc 5.0 14.8 9.7 2.1 -0.2 3.5 -2.9 0.0 -5.7 -3.5 -14.8 -7.0 87.1 -52.6 62.8 29.8 16.5 -9.7 -10.7 -8.0 83.2 9.1 100.0 -74.8 2.0 -36.0 -1.3 -8.7 -65.0 36.5 1.8 66.9 100.0 18.7 -29.0 -1.4 -11.6 -4.1 95.1 18.2 M68 14.0 5.4 -9.8 8.4 M53 20.0 16.4 5.2 10.6 3.1 1.3 3.2 1.6 -1.5 -2.1 -3.9 1.3 19.7 16.1 1.3 10.4 21.3 26.8 31.6 4.6 16.7 23.9 4.2 -5.7 13.2 20.4 20.2 15.9 35.2 14.5 8.1 24.9 12.0 5.5 0.4 -3.6 0.7 24.9 7.3 5.9 83.2 12.6 54.0 11.9 30.0 -1.1 55.6 4.1 4.3 4.1 -0.6 1.2 16.9 17.1 6.3 7.4 24.7 19.4 6.2 11.7 7.1 16.3 17.0 9.8 16.2 15.7 2.4 6.4 5.6 18.9 5.5 11.4 7.0 16.0 16.7 9.7 -2.2 0.7 4.1 1.6 18.0 -0.8 1.6 -1.7 -0.4 -0.5 0.0 -0.5 4.4 6.6 4.1 3.3 15.9 4.4 2.4 1.5 1.2 2.8 3.3 1.4 12.8 7.9 12.6 2.4 1.1 6.0 2.2 4.5 19.1 18.7 2.0 3.3 47 Tuc delta 62 delta 508 M79 z kpc delta 445 omega Cen M3 delta 388 M5 delta 552 M80 M4 M13 M12 M10 M62 M19 M9 M92 3/4 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 21 21 23 23 31.8 27.8 35.4 36.3 40.9 38.7 37.6 43.7 44.9 48.9 50.2 51.3 59.1 01.8 03.6 04.8 03.9 04.8 08.0 07.4 09.4 10.3 10.7 13.7 18.6 23.7 24.6 31.4 31.0 31.4 35.8 36.4 41.5 43.3 53.0 55.2 55.1 59.6 05.1 10.8 11.1 16.6 18.2 28.8 40.1 45.3 53.7 06.1 34.2 53.4 01.4 30.0 33.5 40.3 46.5 06.7 08.3 -67 -05 -39 -44 -53 -23 -03 -26 +03 -20 -37 -34 -44 -08 -30 -30 -00 -07 -43 -25 -25 -31 -07 -31 -52 -30 -24 -32 -25 -23 -33 -23 -19 -32 -08 -30 -22 -36 +01 -59 +01 +30 +18 -30 -30 -08 +18 -21 +07 -12 +16 +12 -00 -23 -21 +12 -15 03 04 04 45 41 55 17 13 11 22 03 38 13 57 02 04 18 35 44 01 55 46 13 49 13 21 52 21 30 28 00 55 49 18 43 28 43 38 53 59 02 10 34 21 56 02 47 55 24 33 12 10 50 11 14 44 38 delta 225 delta 366 M14 delta 473 17.4 16.0 5.0 4.8 2.9 2.7 -1.1 -0.6 14.5 13.1 5.0 3.5 15.6 13.8 6.9 2.7 4.0 3.9 -0.7 -0.7 25.1 23.1 9.3 2.6 4.8 4.7 -0.6 -0.5 15.2 14.9 2.2 -2.1 3.0 47.9 2.9 11.5 0.6 46.1 -0.4 -5.8 5.7 5.1 2.5 -0.5 14.7 7.4 14.1 7.0 3.3 0.0 -2.8 -2.3 5.3 8.4 10.5 8.3 4.3 6.8 4.8 5.0 -1.9 4.8 9.1 6.6 -2.3 -0.6 1.7 0.4 6.0 28.8 2.6 35.1 18.3 21.1 39.8 10.5 12.3 13.3 38.0 100.0 34.7 5.4 23.3 1.4 29.6 10.6 14.5 16.5 4.0 5.8 8.1 21.8 3.8 9.5 1.2 14.7 2.1 10.8 13.6 10.2 33.8 8.4 8.1 4.1 13.1 73.0 12.6 -2.4 -7.9 -0.2 -15.3 -6.0 -11.4 -13.0 -4.8 -7.2 -9.8 -28.2 -68.2 -30.9 delta 376 M28 M69 M22 M70 M54 delta 573 delta 295 M56 M55 M71 M75 M72 M15 M2 M30 4/4