Seconde EVALUATION N°4.2 (1h) Partie A : Le système « Gliesien »

Nom, Prénom, Classe : …………………………………………………………………………………………..............................................
Seconde
EVALUATION N°4.2 (1h)
Toutes les réponses doivent être rédigées et justifiées !!
Partie A : Le système « Gliesien »
Document 1. Gliese 581g, 1ère exoplanète potentiellement habitable ?
Après onze années d'observations, dont certaines menées avec le télescope géant d'Hawaï Keck, Steven Vogt et Paul
Butler (université de Californie et Institut Carnegie à Washington) ont détecté deux nouvelles exoplanètes près de
l'étoile Gliese-581. La plus excitante, Gliese-g, serait d'une masse à peine trois fois supérieure à celle de la Terre et doit
tourner en trente-sept jours (terrestres...) autour de son étoile, à 20 millions de kilomètres. Une distance nettement
plus proche que nous du Soleil (environ 150 millions de km), mais Gliese-581 brille beaucoup moins fort. Bref, avec
quelques hypothèses, une atmosphère à effet de serre pourrait permettre à la planète d'abriter de l'eau liquide...[…]
Steven Vogt dit cela à sa manière : « le fait que nous ayons pu détecter cette planète si rapidement et si près de nous
laisse penser que les planètes de ce type doivent être très communes ». […]
Enfin, « près de nous », c'est une expression d'astronome, […]. En fait, Gliese-g est trop loin pour que l'on y aille (même
un robot). Et assez loin, 20 années-lumière, pour que l'on doive attendre encore longtemps, mais pas tant que cela,
peut-être quinze ans, que des télescopes spatiaux soient capables de détecter et analyser son atmosphère, si elle en a
une.[…]
{Sciences²} Libération S. Huet le 1 octobre 2010
Document 2. Le nom des exoplanètes
Le nom d'une exoplanète est formé en ajoutant une lettre minuscule au nom de l'étoile autour de laquelle elle gravite.
La première planète découverte se voit attribuer la désignation « b » puis les planètes suivantes sont nommées avec les
lettres suivantes dans l'ordre alphabétique.
Données : 1 al = 9,47.1015 m
mTerre = 5,97.1024 kg
1- Cocher vrai ou faux pour chacune des propositions suivantes :
- Une exoplanète appartient à notre système solaire  vrai  faux
- Gliese est une exoplanète  vrai  faux
- Gliese-g est la sixième exoplanète découverte autour de Gliese  vrai  faux
- Gliese-g est située à 1,9.1014 km de la Terre  vrai  faux
Justification : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
- La masse de Gliese-g est environ 2,00.1024 kg  vrai  faux
Justification : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
- Il faut environ 67s à la lumière émise par Gliese pour arriver à Gliese-g  vrai  faux
Justification : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
- Pour détecter les exoplanètes, les scientifiques envoient des sondes spatiales  vrai  faux

Partie B : L’étoile Gliese-581
Document 3.
L’étoile Gliese-581 est une naine rouge dont le rayon est trois fois moins grand que celui du soleil.
Au cœur, la température est de l’ordre de plusieurs millions de degrés. Chaque seconde, la fusion des protons donne
un noyau d’hélium et produit ainsi une énergie colossale.
L’énergie produite doit traverser plusieurs couches jusqu’à la photosphère où la température n’est plus que
d’environ 3500°C. Mais c’est cette fine couche qui émet la lumière de l’étoile.
A l’extérieur de la photosphère, l’atmosphère de l’étoile (ou chromosphère) contient un grand nombre d’éléments
sous formes d’ions, d’atomes isolés ou de molécules. Ce sont eux qui vont absorber certaines radiations du
rayonnement continu émis par la photosphère.
Document 4. Le Profil spectral d’une étoile
En utilisant des capteurs appropriés, on peut
o b t e n i r le profil spectral d’une étoile en
m e s u r a n t l’intensité lumineuse des radiations
émises par l’étoile en fonction de leur longueur
d’onde. La lecture du profil spectral ci-dessous nous
montre un maximum d’intensité lumineuse pour une
longeur d’onde max. Les pics orientés vers le bas
traduisent l’absorption d’une longeur d’onde.
Document 5. Loi de Wien
La loi de Wien s'applique aux sources chaudes et permet de relier la température T de la source à la longueur d'onde
de l'intensité lumineuse maximale λmax exprimée en mètre.
La loi de Wien peut s'écrire sous la forme suivante: T =
Document 6. Spectre de la lumière blanche
2- Dessiner Gliese-581 en légendant celui-ci avec les mots suivants : chromosphère, cœur et photosphère.
3- Quel type de spectre émet la photosphère ? Justifier.
4- Où sont situés les éléments qui vont absorber la lumière produite par la photosphère ? Sous quelles formes sont-ils ?
Quel type de spectre obtient-on alors ?
5- Déterminer la longueur d’onde maximale λmax du spectre d’émission de Gliese. Expliquer alors qu’elle soit qualifiée de
naine rouge.
(nm)
3
max
2,898.10 273

Partie C : L’exoplanète Gliese-g
Document 7. La planète Gliese-g passe très souvent entre notre Terre et son étoile, puisqu’elle en fait le tour en 37
jours. Des équipes de chercheurs ont profité de ces passages pour étudier les rayons de lumière de l’étoile Gliese qui
passent à travers l’atmosphère de Gliese-g. La composition de cette lumière - son spectre - étant modifiée par les gaz et
les molécules présentes dans l’atmosphère, c’est une source d’information précieuse.
http://sciencesetavenir.nouvelobs.com/espace/20100624.OBS6075/une-exoplanete-pesee-en-direct.html
6- Quelle configuration (échelle non respectée) permet d’analyser la composition de l’atmosphère de Gliese-g ?
7- Le document 1 indique que des télescopes spatiaux devraient être capables de détecter et analyser l’atmosphère de
Gliese-g, si elle en a une. En utilisant vos connaissances, rédiger un paragraphe expliquant comment les scientifiques
sont capables d’analyser la composition de l’atmosphère de cette planète.
Partie D : Pour aller plus loin : mesure de l’expansion de l’Univers
Document 8. Doppler-Fizeau
Lorsqu’une étoile s’éloigne, les longueurs d’onde des
radiations qu’elle émet sont perçues, par un détecteur au
repos, plus élevées : c’est l’effet Doppler-Fizeau.
Le spectre se décale ainsi vers le rouge : c’est le redshift.
La mesure de ce décalage sur deux spectres d’une même
étoile d’une galaxie pris à des dates différentes permet
de calculer la vitesse d’éloignement de cette étoile et
donc de la galaxie.
On veut calculer la valeur de la vitesse de la galaxie
TGS153Z170 en travaillant avec les valeurs de la raie Hβ
qui est une des raies de l’hydrogène. Sa valeur est
656 nm
L’expression de la vitesse de la galaxie est alors : 
8- Donner la valeur de  en mètre et en écriture scientifique.
9- Donner un ordre de grandeur de sa valeur.
On donne 683 nm et c = 3,00.108 m.s-1
10- Calculer la valeur de la vitesse de la galaxie TGS153Z170 en faisant attention aux nombres de chiffres significatifs.
Bon travail !
Gliese
Gliese
Gliese-g
Gliese-g
Terre
Terre

CORRECTION
Partie A : Le système « Gliesien » (6,5 points)
1- Cocher vrai ou faux pour chacune des propositions suivantes :
- Une exoplanète appartient à notre système solaire  vrai  faux
- Gliese est une exoplanète  vrai  faux
- Gliese-g est la sixième exoplanète découverte autour de Gliese  vrai  faux
- Gliese-g est située à 1,9.1014 km de la Terre  vrai  faux
D’après le texte, Gliese-g est située à 20 al de la Terre soit 20*9,47.1015 = 1,9.1017m = 1,9.1014 km
- La masse de Gliese-g est environ 2,00.1024 kg  vrai  faux
D’après le texte, Gliese-g fait trois fois la masse de la Terre soit mgliese-g = 3 mT = 3 * 5,97.1024 = 1,8.1025kg
- Il faut environ 67s à la lumière émise par Gliese pour arriver à Gliese-g  vrai  faux
t = d / c = 20.106.103 / 3,00.108 = 67s
- Pour détecter les exoplanètes, les scientifiques envoient des sondes spatiales  vrai  faux
Partie B : L’étoile Gliese-581
2- Le document 3 nous permet de compléter le schéma suivant : (1.5pts)
3- La photosphère émet un spectre continu puisqu’il s’agit d’un corps chauffé émettant donc un spectre thermique.
(1pts)
4- D’après le document 3, les éléments qui vont absorber la lumière produite par la photosphère sont situés
dans la chromosphère. Ils sont sous forme d’ions, de molécules ou d’atomes isolés. Après les avoir traversé,
le spectre est un spectre de raies d’absorption (1,5pts)
5- D’après l’expression du document 5 : λmax = 2,898.10-3 / (T+273) Or dans le document 3 on nous dit que la
température de l’étoile est environ 3500°C donc λmax = 2,898.10-3 / (3500+273) = 7,68.10-7m = 768nm (1,5pts)
D’après le document 6, cette longueur d’onde correspond à la couleur rouge, pas étonnant donc que cette étoile soit
qualifiée de naine rouge. (1,5pts)
Partie C : L’exoplanète Gliese-g
6- La configuration de gauche permet d’analyser la composition de l’atmosphère de Gliese-g puisque d’après le texte il
faut que l’exoplanète soit entre l’étoile et la Terre. (1pts)
Gliese
Gliese-g
Terre
Cœur
Chromosphère
Photosphère

7- Lorsque la lumière provenant de l'étoile Gliese passe à travers l'atmosphère de la planète Glièse-g, les espèces
chimiques présentes absorbent une partie des radiations. La position de ces raies (longueur d'onde) donne des
informations sur la nature des espèces chimiques présentes dans l'atmosphère de la planète. Par comparaison avec le
spectre de la lumière émise par Gliese et qui n’a pas traversé l’atmosphère de Gliese-g, on peut identifier les raies
d'absorption qui sont dues à l’atmosphère de Gliese-g. (3pts)
Partie D : Pour aller plus loin : mesure de l’expansion de l’Univers
8-  = 656.10-9 = 6,56.10-7 m (1pts)
9- OG() = 10-6m (0,5pts)
10- v = 3,00.108 * (683/656 - 1 ) = 1,23.107m.s-1 (3CS) (1pts)