Tests CNED astroBIS
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Tests d'Astrophysique : Questions Nous vous conseillons de noter par écrit chacune de vos réponses, afin de pouvoir "faire vos comptes"... Question 1 : Classer les domaines spectraux suivants par ordre croissant de l’énergie des photons concernés : infrarouge, rayonnement X , radio, ultraviolet, visible. Réponse Question 2 : Deux galaxies ont des décalages spectraux qui sont respectivement z1et 10 z1. Laquelle est la plus éloignée du système solaire et de combien ? Réponse Question 3 : Une première étoile présente dans son spectre les raies de l’hélium ionisé ; une seconde étoile présente dans son spectre des bandes moléculaires. Laquelle est la plus chaude ? Réponse Question 4 : Quel est, de la température ou de la composition chimique, le facteur responsable des différents types de spectres stellaires observés ? Réponse Question 5 : La galaxie d’Andromède s’approche de nous à la vitesse de 300 km s-1. Dans quel sens les raies de son spectre sont-elles décalées ? Réponse Question 6 : Une galaxie s’éloigne de nous à la vitesse de 10 000 km s-1. À quelle longueur d’onde observe-t-on la raie de l’hydrogène (Halpha ) dont la longueur d’onde au repos est égale à 656,2 nm ? Réponse Question 7 : Une planète effectue sa révolution autour de son étoile en 10 ans. Le rayon de l’orbite étant égal à 10 u.a., calculer la masse de l’étoile. Réponse Question 8 : Classer par ordre de durée de vie croissante sur la séquence principale du diagramme HR les étoiles de 1 Ms, 10 Ms et 50 Ms. (1 Ms = masse du Soleil) Réponse Question 9 : Une étoile de la série principale produit-elle son énergie par contraction gravitationnelle ou par fusion thermonucléaire de protons en noyaux d’hélium ? Réponse Question 10 : Une étoile isolée, appartenant à la série principale, subit-elle une modification de sa composition chimique à sa surface au cours du temps ? Réponse Question 11 : Une étoile de 1 Ms peut-elle être sur la série principale du diagramme HR ? Sur la série des géantes ? Sur la série des naines blanches ? (1 Ms = masse du Soleil) Réponse Question 12 : Une étoile très lumineuse et bleue de la série principale du diagramme HR évolue-telle vers le rouge en quittant la série principale ? Une étoile rouge de la série principale évolue-t-elle vers le bleu en quittant la série principale ? Réponse Question 13 : Deux étoiles ont pour parallaxe : 0,1’’ et 0,5’’ . Laquelle est la plus proche ? Réponse Question 14 : Une étoile céphéide a une magnitude apparente moyenne de +15 ; la période de ses variations d’éclat lui confère une magnitude absolue moyenne de –5 ; quelle est sa distance ? Réponse Question 15 : Une supernova atteint, à son éclat maximal, la magnitude apparente de +17. Quelle est sa distance, si l’on suppose que toutes les supernovæ, au maximum de luminosité, ont la magnitude absolue –18 ? Réponse Question 16 : On définit par L la luminosité d’une étoile et, pour cette même étoile, par Lv la luminosité qui correspond au seul rayonnement du domaine visible. Calculer la fraction de l’énergie rayonnée dans le visible par une étoile dont la correction bolométrique est de 6 magnitudes. Réponse Question 17 : Deux étoiles ont le même type spectral et leurs luminosités sont dans un rapport égal à 100. Quel est le rapport de leurs rayons ? Réponse Question 18 : Comment les amas globulaires sont-ils distribués dans la Galaxie ? Réponse Question 19 : Que peut-on dire de l’âge des amas globulaires ? Réponse Question 20 : Les étoiles de notre Galaxie sont-elles animées d’un mouvement de rotation autour du centre de la Galaxie, d’un mouvement de fuite par rapport au centre de la Galaxie, ou suivent-elles la loi de Hubble ? Réponse Question 21 : Le Soleil est situé à une distance de 10 000 pc du centre de la Galaxie. Il est animé d’une vitesse de 250 km s-1 autour du centre de la Galaxie. Combien de temps lui faut-il pour effectuer un tour complet ? Réponse Question 22 : Une galaxie est animée d’une vitesse radiale de 5 000 km s-1. Quelle est sa distance, si la constante de Hubble est égale à 50 km s-1 Mpc-1 ? Réponse Question 23 : On considère deux corps noirs A1 et A2 de même surface émettrice et de températures différentes : T1 = 2000 K et T2 = 6000 K. Lequel rayonne la plus grande puissance ? Quel est le rapport de ces puissances rayonnées ? Dans quel domaine spectral rayonnent-ils le maximum de leur puissance ? Réponse Réponse 1 radio – IR – visible – UV – X Réponse 2 La galaxie de décalage spectral 10 z1 est la plus éloignée ; elle est 10 fois plus éloignée si 10 z1 reste petit devant 1. Réponse 3 Celle qui présente les raies de l’hélium ionisé. Réponse 4 La température. Réponse 5 Vers les courtes longueurs d’onde. Réponse 6 Le décalage spectral vers le rouge est égal à 656,2 x 10 000 / 300 000 = 21,9 nm et la raie observée à 678,1 nm. Réponse 7 10 masses solaires (a3 /T2 = M , avec a en u.a., T en années et M en masse solaire). Réponse 8 C’est l’étoile de 50 Ms qui a la plus courte durée de vie sur la série principale et l’étoile de 1 Ms qui a la plus longue durée de vie. Réponse 9 Par fusion thermonucléaire. Réponse 10 Non, car il n’y a ni brassage général ni réactions thermonucléaires à la surface. Réponse 11 Oui aux 3 questions. Réponse 12 Oui à la première question, non à la seconde. Réponse 13 Celle de parallaxe 0,5’’ est la plus proche. Réponse 14 105 parsecs. Réponse 15 108 parsecs. Réponse 16 log Lv / L = - 6 / 2,5 = - 2,4 ; d’où Lv / L = 4 x 10 -3. Réponse 17 La plus lumineuse a un rayon 10 fois plus grand. Réponse 18 Ils ont une distribution sphérique dans le halo de la Galaxie Réponse 19 Ils sont très âgés. Ce sont les objets les plus vieux de la Galaxie. Réponse 20 Elles sont animées d’un mouvement de rotation autour du centre de la Galaxie. Réponse 21 2,5 x 108 ans [T(en secondes) = 2 x 104 x 3,08 x 1016 / (2,5 x 105) et T (en années)= T(en secondes) / (3,15 x 107)] Réponse 22 La distance est égale à 100 Mpc. Réponse 23 C’est le plus chaud A2 (T2 = 6000 K) qui rayonne le plus. Le rapport des puissances rayonnées est égal au rapport des températures à la puissance 4, soit 81. - Le corps noir A1 (T1= 2000 K) rayonne le maximum de sa puissance dans l’IR. - Le corps noir A2 (T2 = 6000 K) rayonne le maximum de sa puissance dans le visible, à une longueur d'onde 3 fois plus courte (loi de Wien). © CNED (Centre National d'Enseignement à Distance), 1999 Tests d'auto-évaluation en Astrophysique Questionnaire d'auto-évaluation de connaissances requises pour participer avec profit à la formation à distance : "Astrophysique : approfondissement - A propos de l'âge de l'univers." Ce test vous propose de répondre à 23 questions. Si vous répondez de façon satisfaisante à 15 d’entre elles au moins, vous pouvez estimer que vos connaissances préalables sont suffisantes. Répondre de façon satisfaisante suppose de fournir la " bonne réponse ’’ . Ce n’est pas tant, par exemple, le résultat numérique précis qui importe, que le raisonnement que vous aurez mis en œuvre pour fournir votre réponse. Il s’agit bien de vérifier que sont assimilées les connaissances sous-jacentes à la question posée. Une même importance doit être accordée à chacune des questions , celles-ci étant volontairement proposées dans un ordre aléatoire, indépendant notamment de tout classement par niveau de difficulté. Cet ordre est également indépendant de la succession des chapitres concernés dans la : ‘‘formation de base en astronomie et astrophysique’’ (CNED – Paris Sud XI). Pour ceux d’entre vous qui ont déjà participé à cette formation de base, et pour mémoire, ces chapitres sont les suivants : • chapitre 7 : La loi de la gravitation universelle • chapitre 9 : L’analyse de la lumière • chapitre 10 : Le Soleil • chapitre 11 : Les étoiles • chapitre 12 : Notre Galaxie • chapitre 13 : Les galaxies et la cosmologie Une révision de ces chapitres est bien entendu recommandée avant d’aborder cette nouvelle formation. Le contenu de ces chapitres ne peut être fourni indépendamment de la formation concernée.
