ÉTOILES

Pr. Denis Puy
Université des Sciences Montpellier II
Laboratoire Univers et Particules de Montpelliier
L’Astronome 2010 – Ch’Ko créations: - www.art-chko.com
[email protected]
COURS 2012 DU PLANÉTARIUM
PARCOURS ASTROPHYSIQUE
•  Mercredi 14 Novembre 2012: ÉTOILES
•  Mercredi 21 Novembre 2012: SYSTÈME SOLAIRE
•  Mercredi 28 Novembre 2012: EXOPLANÈTES
•  Mercredi 5 Décembre 2012: GALAXIES
•  Mercredi 12 Décembre 2012: UNIVERS PROFOND
•  Mercredi 19 Décembre 2012: UNIVERS PRIMORDIAL
Les planètes se forment (et se situent) autour d’une étoile
Observations de proplydes
Notre galaxie = 100 milliards d’étoiles
Planètes hors système solaire ?
La détection directe
reste très difficile
Faible séparation angulaire
de plus...
Contraste
• L’infrarouge: 10-5
• Le visible: 10-9
Imagerie directe
Naine Brune Gliese 229b
Contraste 5000
Au sol …
Distance Terre-Pluton
H.S.T
La première image !
Image obtenue au VLT en avril 2005
l’étoile est une naine brune ...
Les trois premières exoplanètes jamais photographiées…
retrouvées dans les archives de Hubble
Quatre Orbites de planètes autour de l’étoile HR 8799 mise en évidence en 2009
HR 8799 c
planète trouvée en 2010
au moyen du VLT/NACO
dans l’infrarouge à 4µm
Observations d’exoplanète ?
MÉTHODES INDIRECTES
•  Perturbations dynamiques
•  Transits
•  Amplification gravitationnelle
LOI DE LA GRAVITATION UNIVERSELLE
Attraction entre corps de masses m1 et m2
˜º
m1
r
¹š
m2
F = G m 1 m2 / r 2
Δ⎡τεχτιον παρ εφφετ δψναµιθυε
●
Centre de gravité
Méthode: Perturbations dynamiques
Variation périodique de la vitesse radiale et de la position
Effet Doppler-Fizeau (ondes sonores)
Spectre du
Soleil
Au rayonnement continu
se superpose des raies
d’absorption,
caractéristiques de
l’atmosphère du soleil.
Effet Doppler-Fizeau (ondes lumineuses)
si une étoile se déplace …
Spectre au « repos »
L’étoile s’éloigne de l’observateur
(décalage vers le rouge)
L’étoile se rapproche de l’observateur
(décalage vers le bleu)
L’analyse Doppler
permet de calculer
la vitesse radiale de l’étoile
étoile
Planète
Vitesse radiale
ê
Compagnon planétaire
Le calcul dépend de l’angle entre la ligne de visée
et le plan orbital de l’étoile autour du centre de masse
Michel Mayor
(observatoire de Genève)
Courbe de vitesse radiale de 51 Peg
Observatoire de Haute Provence
Télescope OHP de 193cm, Elodie
(Mayor & Queloz 1995)
Méthode des vitesses radiales
•  Première détection :
planète autour de 51 Pegasi (Mayor & Queloz 1995)
Mp ≥ 0.45 MJup, a = 0.05 u.a. !
⇒ surprise ... et contestation
(planète ou variabilité stellaire ?)
NON c’est bien une planète !
Méthode par les vitesses radiales Æ détection de « Jupiters »
Méthode: Transit planétaire
Transit de Mercure du 7 mai 2003
Δ⎡τεχτιον παρ τρανσιτ πηοτοµ⎡τριθυε
Δ⎡τεχτιον παρ τρανσιτ πηοτοµ⎡τριθυε
ανιµ
Coralie - OHP
Harps – ESO La Silla
Exemple d’une détection : HD 189733
d = 19.3 pc
TSURFACE = 5050 K (type K1)
période de rotation ~ 11 jours
HD 189733
période = 2.219 jours
a = 0.0313 u.a.
excentricité ~ 0
masse = 1.15 MJupiter
Rayon = 1.26 RJupiter
Densité = 0.75
Observation satellite Spitzer
HD 209458
densité ~ 0.5
Æ Première planète géante gazeuse identifiée !
a = 0.045 u.a.
Æ T ~ 1300 K + effets de marée
évaporation probable ...
On détecte des grosses
planètes et proches du
centre de masse
•  mesure du rayon Æ possibilité d’avoir la densité
•  détection d’une éventuelle atmosphère
2
$
'
Rp
ΔL
≈& )
L* % R* (
Possibilité « technique »
de détecter une atmosphère planétaire
Analyse de l’atmosphère planétaire
Mise en évidence de la raie du sodium
Techniques en cours
de développement
Méthode: Amplification gravitationnelle
THÉORIE DE
LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE
Einstein donne le calcul de distance
dans une géométrie courbe
causée par la présence de masses
La gravitation est prise comme une
déformation de l’espace physique
(i.e. l’Univers)
Courbure de la lumière
Une masse
courbe
l’espace environnant
Courbure de la trajectoire
d’un rayon lumineux
DEVIATION DES RAYONS LUMINEUX
Lentille gravitationnelle
Amplification gravitationnelle
2
$
'
Rp
ΔL
≈& )
L* % R* (
€
Quasar 0957+561
premier effet de lentille gravitationnelle observé (1979)
Brillante vérification de la relativité générale
CROIX D’EINSTEIN
Micro lentille gravitationnelle
2
$
'
Rp
ΔL
≈& )
L* % R* (
€
Microlentilles gravitationnelles
Possibilité
de détection de
Matière
Δ L $ Rp '
≈& )
L* % R* (
€
2
•  Nuages sombres
• Exoplanètes
Microlentille
gravitationnelle
Au 14 novembre 2012
850 exoplanètes ont été confirmées
Presque toutes de masse supérieure à
celle de la Terre
180 supplémentaires sont en attente
(à confirmer ou à contester)
Le satellite Képler en prédit d’autres …
Orbite autour
Du soleil
Analyse de la
Luminosité
des étoiles
Satellite KEPLER (lancé le 7 mars 2009)
Rechercher des planètes Terre autour d’autres étoiles, au moyen d’un
télescope spatial (miroir de 1.4m de diamètre ; champ 12°) équipé d’un
photomètre très précis (42 CCD ; intégrations de 30mn).
Observation de 150 000 étoiles comme le soleil dans 2 champs :
le Cygne et la Lyre.
2000 candidats planètes sont en cours de confirmation …
Kepler 22b (5 décembre 2011)
Α 200 πχ δυ Σολειλ, δανσ λα ζ⎮νε ηαβιταβλε δ’υνε ⎡τοιλε δε τψπ
Planète de
type Terre :
P= 290 jours
M=2.4 MT
COROT CNES/ESA
(COnvection, ROtation et Transits planétaires)
Lancé le 7 décembre 2006
2 missions: recherche de planètes +
astérosismologie par photométrie
ultraprécise (10-6).
Télescope spatial de 0.3m de diamètre,
2 caméras, deux champs différents
(opposés l’un à l’autre) de 2.8° x 2.8°
observés tous les 150 jours.
Fonctionnement en tant
qu’observatoire ; 6000 à 12000 cibles
pour la recherche de planètes.
25 planètes de type Jupiter
découvertes
CoRoT 7b,c, premier
système de deux super-Terres dont
l'une en transit
Super WASP
Wide Angle Search for Planets
UK, 2006
-  2 sites d’observation, qui opèrent en
continu tout au long de l’année, couvrant
les 2 hémisphères du ciel.
-  dans chaque site 8 caméras à grand
champ qui observent simultanément.
Projets spatiaux …
GAIA (ESALes
prévue pour octobre 2013)
missions futures
Astrométrie et vélocimétrie
(1 milliards d’étoiles)
TERRESTRIAL PLANET FINDER (projet NASA)
Les missions futures
Détection exoplanètes (6 télescopes 3 à 4 m)
Imagerie et spectroscopie
MISSION DARWIN (projet ESA)
Les missions futures
Détection exoplanètes (6 télescopes 3 à 4 m)
Imagerie et spectroscopie
6 Télescopes de 3 m
Détection planètes
Spectroscopie atmosphère planétaire
A la semaine prochaine …
Cours: LES GALAXIES