Comment mesurer les distances des étoiles et des galaxies dans l'univers ?
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De la Terre aux étoiles
De la Terre aux étoiles
Comment mesurerles distances des étoiles ?
Découvrons ce que signifie …
TriangulationParallaxe, ParsecDiagramme HR
Céphéideschandelles standards
SupernovaeTully-Fischer
Hipparcos, Gaia
Les étoiles sont-elles :
Toutes à la même distance et de luminosités différentes,
ou
toutes de même luminosité et de différentes distances ?
géocentrisme d'Aristote
1re méthode : la triangulation
Observation de la même étoile à 6 mois d'écart
Déplacement apparent� Mesure de l'angle
La parallaxe
en parsec :d = 1/p
α = angle extrêment petit
p = parallaxe
d = distance de l'étoile
r = Terre - Soleil
Nouvelle unité : le parsec
parallaxe seconde
distance à laquelle on verrait le couple Terre –Soleil avec un angle de 1 seconde d'arc
1 pc = 206 265 UA = 3,0857 1016 m = 3,262 a.-l.
1′ (minute d'arc) = 1°/60 1″ (seconde d'arc) = 1'/60 = 0,000 277…°
Les distances des étoiles proches
� L’étoile la plus proche : 4,22 a.-l.
Alpha duCentaure(proxima)
on mesurep = 0,772"
~1/5000e °
or1 pc =3,262 a.l.
Les limites de la parallaxe
Véga : 27 années-lumière
Altaïr :17 a.-l.
limites de la méthode :~ 500 a.-l.
Triangle d’été
Hipparcos a mesuré la distance de 120 000 étoilesGaia en mesurera 1 milliard
2e méthode : les Céphéides
géantes rouges pulsantes type δ cephei
permet de mesurer d jusqu'à 4 Mpc
Magnitudes et distance
Intensité : brillance apparenteLuminosité : lumière émise
I = L/d2x constante
La magnitude apparente md’une étoile dépend de son éclat Epar la loi de Pogson :
m = - 2,5 log E + cte
m est mesurée, Si M est déduit des propriétés physiques,Alors m et M connues � d est ainsi calculée
Magnitude apparente m (mesurée)et Magnitude absolue M (réelle)sont liées à la distance
m - M = 5 log d/10
en parsec
2e méthode : les Céphéides
H. Leavitt démontre que la période de pulsation est reliée
à la luminosité moyenne
L = fonction( P )
M = a . log P + bsoit aussi :
P : période
a , b étalonnés par parallaxe dans le Petit Nuage de Magellan
3e méthode : les supernovae
Parmi les Supernovae,les SN Ia explosent lorsqu'elles atteignent 1,4 masse solaire
� elles ont la même luminosité
on connait ainsi Men mesurant m , on déduit d
naine blanche aspirant une géante rouge
Etoiles de références
Parallaxe� d. étoiles prochesdont Céphéides
Céphéides� d. étoiles lointainesdont galaxies proches
Supernovae� d. galaxies
= ce sont des chandelles standards
4e méthode : le redshift
Distance et vitesse desgalaxies sont liées� loi de Hubble
v = H . d
La loi Doppler-Fizeau� vitesse liée au décalage vers le rouge
Mesurer le redshift� fournit la distance
spectre montrant l'effet de la vitesse (radiale et inflation)
Autres méthodes
• diagramme H-RT° � Luminosité
• Amas globulairesluminosité moyennep.r. à la galaxie
• Loi Tully-Fisherluminosité galaxie p.r.à sa courbe de rotation
� permettent de confirmer et calibrer leschandelles standards
diagramme Hertzsprung-Russell
Quelques distances
Sirius : 8,5 a.l.
Voie Lactée : 100 000 a.l.
Andromède : 2,5 Millions a.l.
Groupe local : 10 Millions a.l.
Rayon de L'Universobservable : 13,8 Milliards a.l.
Sources et références :
http://www.planetastronomy.com/special/2008-special/05fev08/etoiles-zahn-iap.htmhttp://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_galaxies/parall.htmlhttp://delarbreaupapier.wordpress.com/2012/02/06/comment-calculer-la-distance-qui-nous-separe-dunehttp://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspxhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Parallaxehttp://sciences-physiques.ac-dijon.fr/astronomie/lexique/lexique_astro/c/cepheides.htmhttp://www.planetastronomy.com/articles/mesure-distance.htmhttp://physique.unice.fr/sem6/2006-2007/PagesWeb/Astro/notions.htmlhttp://www.astrosurf.com/toussaint/dossiers/distances/distances2.htmhttp://wwwhip.obspm.fr/~arenou/articles/parsec.fr.htmlhttp://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspxhttp://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/imagephys99/19-turon.pdfhttp://planck.caltech.edu/epo/epo-cmbDiscovery1.html
Club d'Astronomie : Astro Club 85
http://astroclub85.free.fr
© Bruno CARTIGNYNovembre 2013