PHYSIQUE DE STARS !

2009-2010
PHYSIQUE DE
STARS !
Dossier de candidature,
Concours CGENIAL !
DIAB Camille
HOMRANI Sabrina
HUROT Charlotte,
Avec le club astronomie du lycée Lalande, Bourg en Bresse
Professeur encadrant : Jean-Baptiste BUTET, [email protected]

Ce projet s'inscrit dans l'atelier scientifique du club astronomie du Lycée Lalande à Bourg en
Bresse.
Nous avons fait un travail important sur la spectroscopie stellaire en 2008-2009 et profitons du
concours Cgénial pour partager cette aventure scientifique et avoir l'occasion de faire découvrir nos
travaux.
Démarche du projet
Nous avons voulu avoir des informations sur les étoiles. Nous nous sommes procurés du matériel
permettant de faire de la spectroscopie à basse résolution. Un réseau, blazé à l'ordre 1 pour
récupérer le plus de lumière, couplé à un télescope permet d'obtenir le spectre complet des étoiles :
le StarAnalyzer
Ce projet relate nos interrogations et les moyens d'y répondre, par recherche bibliographique ou
expériences réalisées au laboratoire du lycée.
Nous avons tout d'abord fait l'étude de quelques étoiles et étudier leurs différences. De ce constat,
nous avons mesurer certaines étoiles «types » et étudier la classification spectrale. La composition
de l'étoile et donc son âge nous est alors accessible, ainsi que la température.
Au cours de nos mesures, nous avons du tenir compte d'un certain nombre d'éléments qui
interféraient avec le signal de l'étoile. Une étude bibliographique et l'aide de logiciels adaptés nous
ont permis de l'extraire.
Cependant, au cours de nos mesures, nous avons découverts que le spectre variait selon la hauteur
(élévation dans le ciel) auquel nous prenions l'objet. -Véga ici- Nous avons donc essayé de
modéliser le phénomène en laboratoire, pour étudier la diffusion de Rayleigh, cause du phénomène
avec de l'eau et du lait.
NB : toutes les photos, mesures, spectres ou profil photométriques présentés ici ont été obtenus par
nos soins et sont sous licence CC-BY-SA, tout comme le présent document.. Dans le cas contraire,
la source est mentionnée.
Une partie de l'équipe avec le télescope de Newton qui nous sert d'optique principale.
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L'étude des étoiles
Grâce au spectre d'une étoile, on peut déduire un certain nombre d'informations :
→ la température de la surface (photosphère)
→ La composition de sa couche extérieure (chromosphère)
→ son âge ou du moins à quel stade elle en est dans son développement (riche en hydrogène, en
métaux...)
→ On peut aussi effectuer des classement divers de température, complexité du spectre.
Voici quelques exemples de spectres obtenus par nos soins :
•castor, constellation des gémeaux
Castor, Alpha Gemini, RA : 07h 34m 36s Dec : +31° 53' 18"
Spectre coloré et profil de Castor, avec les raies d'absorption de l'hydrogène (raies de Balmer)
Le spectre est simple. Sur la partie colorée, on peut décompter 3 raies bien visibles à 655,485, et
433 nm environ. Ceci correspond aux raies de Balmer de l'hydrogène. Cette étoile n'est composée
que d'hydrogène. Aucun autre élément n'apparaît -avec notre précision-
De plus le maximum est vers les courtes longueurs d'ondes : cette étoile est très chaude, aux
environs de 15000 K.

•Bételgeuse, constellation d'Orion
Alpha Orionis, RA :05h 55m 10,29 Dec : +07° 24′ 25,3″
Voici le spectre et son profil photométrique gradué en Angström. (les ordonnées sont en intensité
lumineuse relative, pas d'unités) de Bételgeuse, une géante rouge.
Spectre et profil de Bételgeuse
Ce spectre est complexe et le maximum est plutôt vers les rouge (8000 Å). On peut en tirer
plusieurs informations :
→ l'étoile est assez vieille, on remarque qu'elle n'a plus d'hydrogène, les raies de Balmer sont
inexistantes mais plein d'autres éléments ou même molécules : ce sont d'autres mécanismes de
fusion qui se mettent en route. -les raies d'absorption intenses et larges sont des raies moléculaires-
→ l'étoile n'est pas très chaude : environ 3600 K. -Avoir annexe 1 pour l'obtention des
températures d'une étoile- Elle n'est pas très chaude car les autres mécanismes de fusion sont moins
efficaces que la fusion de l'hydrogène.
•Pcygni, constellation du cygne
Pcygni RA : 20h 17m 47.2018s Dec: +38° 01' 58.549"'
Pcygni est une étoile Be très typique, puisqu'elle présente des raies d'émission. La raie rouge
correspond à la raie H-Alpha. Ceci signifie que cette étoile est très tourmentée, que son
atmosphère externe est chauffée à de très fortes températures. C'est en général lié à la présence d'un
disque d'accrétion autour d'elle.
Spectre et profil de Pcygni
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Pour obtenir ces spectres, il faut capturer une image sur une caméra et en extraire le signal de
l'étoile. Ce traitement n'est pas simple et demande une maîtrise de l'instrumentation et une
préparation de la soirée.