TP : Les spectres d`étoiles

chapitre 9 : les spectres tp
lumineux (p136 à 151)
nom : classe : note :
tp 1 : caractéristiques d’une étoile
Les étoiles peuvent s en 7 classes désignées par O, B, A, F, G, K, M (Oh Be A Fine Girl,
Kiss Me). Ces classes comportent elles-mêmes 10 sous classes numérotées de 0 à 9,
puis d’autres sous classes numérotées de I à V.
 Ouvrir le logiciel VIREO
 Cliquer sur File/LogIn et entrer son nom
 Cliquer sur File/Run Exercice/Classification of Stellar Spectra
A. Réglage télescope :
 Cliquer sur Telescopes/Optical/Access 0.4 Meter
 Cliquer sur Dome/Open (ouverture du dôme du télescope)
 Accéder au contrôle du télescope avec
 Observer le mouvement apparent des étoiles puis activer Tracking. Répondre à la question 1
des conclusions.
 Placer l’étoile de votre choix dans le viseur (diriger le télescope vers une étoile dans le ciel à
l’aide des directions N S E W : North, South, East, West).
 Activer le réglage fin du télescope en basculant sur View/Telescope. Placer avec soin l’étoile
entre les deux traits.
 Noter les coordonnées de l’étoile dans la question 2.
B. Enregistrement du spectre :
 Cliquer sur Access.
 Cliquer sur Go pour procéder aux mesures pendant 10 s (enregistrement du spectre de raies
d’absorption de la lumière émise par l’étoile sous forme d’une courbe d’intensité lumineuse
en fonction de la longueur d’onde). Appuyer sur Stop
 Enregistrer le spectre avec File /Data / Save Spectrum (ne pas modifier le nom puis
enregistrer)
 Quitter et fermer le télescope (File/Exit Telescope)
C. Identification de l’étoile
1. Détermination de la classe spectrale :
 Pour exploiter le spectre, sélectionner : Tools / Spectral Classification
 Sélectionner File/ Unknown Spectra / Saved Spectra puis votre spectre précédent
 Charger le spectre de l’étoile et dans le menu File/Atlas of Standard Spectra sélectionner
Main Sequence (la séquence principale)
 Déterminer approximativement le type spectral de l’étoile étudiée en faisant défiler les
différents spectres. Pour plus de précision demander l’option différence que l’on peut
sélectionner avec : File / Display / Show Difference.
 Déterminer alors la classe spectrale (classe + sous classe + sous sous classe) de votre étoile
enregistrée. La réponse sera indiquée dans la question 3
 En déduire un encadrement de la température (en kelvin) de la photosphère à l’aide des
données en annexe. La réponse sera indiquée dans la question 4 (pour info : le kelvin de
symbole K est l’unité légale de la température. La correspondance avec le degré celsius est la
suivante 0°C=273 K)
Cette classification repose sur l’aspect du spectre
d’absorption des étoiles.

2. Identification des éléments responsables des raies d’absorption
 Avec le menu File / Display / Comb (photo + trace) afficher la photo du spectre ainsi que la
courbe spectrale.
 Avec le menu File/ Spectral Line Table, déterminer quelques espèces chimiques présentes
dans l’atmosphère de l’étoile en cliquant sur les raies d’absorption les plus marquées. Noter
les résultats dans la question 5. (remarque : le symbole He I signifie atome d’hélium He, le
symbole He II signifie ion hélium He+). Vos résultats sont-ils conformes aux informations
données dans le document 1 ?
&
1. Pourquoi les
étoiles sont-elles
en mouvement
dans le ciel ?
2. Coordonnées de
l’étoile
Ascension droite :
Déclinaison :
3. Classe ou type
spectral
4. Température de sa
photosphère
5. Espèces chimiques
présentes dans son
atmosphère
Les types
d’étoiles
SPECTRAL TYPE SURFACE TEMP (° K) Distinguishing Features
(absorption lines unless noted otherwise)
O 28-40,000 He II lines
B 10-28,000 He I lines; H I Balmer lines in cooler
types
A 8-10,000 Strongest H I Balmer at A0; CaII
increasing at cooler types; some other
ionized metals
F 6000-8000 Ca II stronger; H weaker; Ionized metal
lines appearing
G 4900-6000 CaI II strong; Fe and other Metals strong,
with neutral metal lines appearing; H
weakening
K 3500-4900 Neutral metal lines strong; CH and CN
bands developing
M 2000-3500 Very many lines; TiO and other molecular
bands; Neutral Calcium prominent. S
stars show ZrO and N stars C2 lines as
well.
WR (Wolf-Rayet) 40,000+ Broad emission of He II; WC stars show
CIII and CIV emission, while WN stars
show NII prominently

tp 2 : étude du spectre de rigel
Le but de ce TP est de déterminer les éléments chimiques présents dans la chromosphère de l’étoile RIGEL dans la
constellation d’ORION
&
 Cliquer pour ouvrir le logiciel « spectre de Rigel »
 Rechercher dans ce logiciel, les réponses aux questions suivantes :
1. Dans quelle
constellation se trouve
l’étoile RIGEL ?
2. Quelle est sa
classe spectrale?
3. Quel type de spectre
lumineux est émis par
une étoile ?
4. Quelle distance (en km et
notation scientifique) nous
sépare de Rigel ?
5. Dans quelle zone se
produit l’absorption de
la lumière de l’étoile ?
6. Qui est responsable de la
formation de ces raies
d’absorption ?
7. Que vaut le quotient ?
8. Quelle durée faut-il à la
lumière issue de Rigel pour
arriver sur Terre ?
&
Mesures :
 Cliquer sur méthodes/digitale afin de comprendre les mesures à réaliser.
 Cliquer sur mesures/enregistrement. Après étalonnage, le curseur mobile permet
d’identifier la longueur d’onde des raies d’absorption.
 Remplir le tableau ci-dessous en mesurant ces longueurs d’onde et en identifiant les
espèces présentes dans la chromosphère de RIGEL parmi celles présentes dans les
données. Attention : il se peut que des cases restent vides !!!
Raie n°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(nm)
Espèce
identifiée
Raie n°
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
(nm)
Espèce
identifiée
Données :
Espèce
chimique
Longueurs d’onde  (nm)
H
656,3 486,1 434,0 410,3 397,1
He
728,1 706,5 667,8 587,6 504,8 501,6 492,5 471,3 447,1 414,4 404,6
388,9
Mg
518,4 517,3 516,7 383,2
Mg
+
448,1 280,3 279,5
Soleil
Rigel
Rayon
Rayon