13- DISTANCE D`UN QUASAR v = H• d
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Astronomie Laboratoire page 13-1 13- DISTANCE D'UN QUASAR But: Déterminer la distance du QUASAR 3C 273, par évaluation du décalage de son spectre hydrogène en comparaison avec un spectre de référence de laboratoire. Théorie: Selon la théorie de Hubble (voir chapitre 10), les galaxies et les quasars s'éloignent de nous, et cela, d'autant plus vite que leur distance est grande. Or, la vitesse de récession des galaxies et QUASARS est calculée à partir de la mesure du décalage Doppler observé sur leur spectre lumineux. Par conséquent, en mesurant le décalage Doppler du spectre d'un QUASAR puis, en introduisant la vitesse de récession déduite de ce décalage dans la loi de Hubble, on peut évaluer la distance du QUASAR. La loi de Hubble peut être formulée par la relation suivante; v = H• d ou d= distance de l'objet en mégaparsecs (Mpc), v = vitesse de récession de l'objet en km/s, H = constante de Hubble ( prendre 75 km/s/Mpc). La vitesse de récession de l'objet est obtenue en évaluant le décalage Doppler des raies de son spectre lumineux . Le décalage Doppler (z) d'une raie spectrale est défini par; z = ∆λ = v c λ ou ∆λ représente la variation de longueur d'onde d'une raie, λ la longueur d'onde de la raie de référence, v la vitesse du QUASAR, c la vitesse de la lumière (prendre 300 000 km/s). Note: Si la vitesse du quasar est très grande (une fraction importante de c), il faut alors utiliser la version relativiste du calcul de z ainsi; 1 + vc Z= –1 1 – cv Le Jeu des Étoiles [email protected] par Jacky FILION Astronomie Laboratoire page 13-2 3- Déroulement de l'expérience À l'aide d'une règle millimétrique effectuez les mesures suivantes sur les spectres de la page 13-3 incluse; Note: Faites vos mesures avec une précision au demi millimètre. a) mesurez la distance entre les raies extrêmes du spectre de référence, et établissez l'échelle du spectre en Å/mm (angstroems par millimètre). b) mesurez (en millimètres) le décalage de chaque raie Balmer du spectre de 3C 273. Le décalage est-il le même pour chacune des raies ? Devrait-il être le même ? Convertir ces décalages en longueurs d'onde. N.B. Les longueurs d'onde de référence pour les raies Balmer de l'hydrogène au repos sont ; Hβ = 4861 Hγ = 4340 Hδ = 4101 Å (angstroems). c) calculez, à l'aide de la relation de Doppler, la vitesse de récession indiquée par le décalage de chacune des raies et, faites la moyenne des vitesses calculées. Cette moyenne détermine la vitesse de récession du QUASAR. Les plus habiles pourront calculez aussi les vitesses à l'aide de la relation Doppler relativiste; si elles sont très différentes de celles calculées par la relation normale ce sont les valeurs relativistes qu'il faut conserver. d) calculez, à l'aide de la loi de Hubble, la distance déduite par la vitesse de récession du QUASAR 3C 273. e) Répondez à la question de la page 13-4. Le Jeu des Étoiles [email protected] par Jacky FILION Astronomie Laboratoire page 13-3 13-DISTANCE D'UN QUASAR VOTRE NOM:___________________________ Groupe:___________________ FEUILLE DE RÉSULTATS 1. Échelle du spectre de référence:_________________________ 2. Décallages des raies: RAIE décalage mm décalage Å vitesse calculée (Km/s) Hβ Hγ Hδ vitesse moyenne 4. Distance selon Hubble (prendre H = 75).____________( 3889 Ηγ Ηδ 3c 273 Ηδ Ηγ Ηβ ) Ηβ 5016 6050 spectre de référence Le Jeu des Étoiles [email protected] par Jacky FILION Astronomie Laboratoire page 13-4 Question Certains chercheurs tentent d'expliquer la grande luminosité des quasars en alléguant que ceux-ci ne sont pas aussi éloignés que leur décalage spectral le laisse croire. Cette hypothèse remet-elle en question la loi de Hubble ? Ou alors, se peut-il que le décalage des quasars ne soit pas entièrement cosmologique ? Discuter ces hypothèses. ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... ...................................................................................................... BON CIEL ET BONNES VACANCES Le Jeu des Étoiles [email protected] par Jacky FILION Astronomie Laboratoire page 13-5 ANNEXES Le Jeu des Étoiles [email protected] par Jacky FILION Astronomie Le Jeu des Étoiles Laboratoire [email protected] page 13-6 par Jacky FILION
