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5 exercices d’astrophysique et plus

La Bételgeuse de mon chat, céphéides, exoplanètes, matière noire, trou noir

Observations, positions, distances, photométrie, spectroscopie, lois de Képler

Suzanne Faye, Lycée Chaptal, Paris; Michel Faye,Lycée Louis-le-Grand, Paris,

avec Roger Ferlet, Institut d’Astrophysique de Paris et Alessandra Zanassi, Cité des Sciences, Naples

28 octobre 2007 : Fun-HOU

Spectres et Halloween pour astrophysiciens

28 octobre 2007

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Un groupe international recherche-enseignement

Congrès annuels:2004 : Saint-Pétersbourg, Russie2005 : Pékin, Chine2006: Observatoire de Haute-Provence, France2007 : Tokyo, Japon2008 : Lisbonne, Portugal

France : F-HOU .Président :  Roger FERLET,

 Institut d’Astrophysique de Paris

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Logiciel SalsaJ téléchargeable gratuit sur www.euhou.net

HOU = 

Hands-On-Universewww.handsonuniverse.org

F-HOU,

France Hands-On-Universe www.fr.euhou.net

EU-HOU,

Europe Hands-On-Universe www.euhou . net

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H O U

A D

L P

L

F - H O U

W

E U - H O U

E

C E N T - A N S

UDP – 100 ans

SalsaJ / Ouvrir / Halloween.JPG

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1 – Outil trait, puis aller tracer le trait jaune à travers les « yeux ».

2 – Analyse/Coupe, d’où intensités en fonction du numéro de pixel, abscisse géométrique

ou longueur d’onde si photo de spectre.

Trait / Analyse / Coupe

« Spectre »

6Le logiciel Salsa J peut modifier les niveaux de gris ou donner de fausses couleurs, et tracer la courbe des énergies en fonction du numéro de pixel [1].

[1] Pixel : Picture Element, « godet » ; les pixels, disposés en damier, constituent la cellule CCD Coupled Charge Device.

Bételgeuse, géante rouge

Constellation d’Orion,visible dans le ciel de Paris.

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2 - Un bel effet Doppler : on ne détecte pas l’excès de vitesse de votre voiture, mais, lois de Képler

obligent, l’excès de masse de la galaxie !

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Eh oui, masse cachée prévue par l’astronome Vera Rubin dans les années 1970

(Une jolie princesse porte secours à un

prince, et ce faisant, salit ses beaux

habits).

Quand le prince la vit, il dit : « Vous

êtes dans un triste état, votre visage

est sale, et vous êtes fagotée comme

un sac à papier. Quand vous serez

propre et ressemblerez à une

princesse, je vous épouserai. ».

La princesse répondit : «Pas moi ! »

Elle aurait fait une grande

scientifique.

Paper bag Princess, de Robert Munsch, traduction française La princesse dans un sacBright galaxies, dark matter, de Vera Rubin.

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De l’effet Doppler-Fizeau aux exoplanètes

S= Star

N = Non identified companion

O= barycentre

NS 0

Top view :

S= Star

N = Non identified companion

O= barycentre

NS 0 NS 0

Top view :

1 – Une planète tourne autour de son étoile

2 – Réciproquement, l’étoile tourne autour de sa planète

3 – On ne voit pas la planète, mais on voit l’étoile.

7 petits pas

pour une

exoplanète

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7 petits pas pour une exoplanète - suite

4 – Comme l’étoile bouge, son spectre se décale par effet Doppler5 – SalsaJ étudie ce décalage comme le radar routier étudie la vitesse de votre voiture.6 – Passage par la case « théorique » : v/c; variations périodiques au cours du temps: courbe v(t)7 – Loi de Képler M v²/r = G M métoile naine ou exoplanète/r²

Premier exemple: Etoile 51 Pégase et son compagnon de 0.45 fois la masse de Jupiter

Vrad = V0 + W cos ( 2t/T + b)

w

wV

0

T/2 = 5,2 jours

On suit les raies du doublet jaune du sodium pendant plusieurs jours

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Analyse/ Photométrie

ou « Coup de baguette »

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Photométrie, éclat à variation périodique, relation luminosité-période

Variation périodique de l’éclat apparent de la céphéide:

Luminosité – Période: courbe établie par Henrietta Lewitt (1912)

échelle logarithmique

d=( Lmoy / 4.. Emoy)1/2 = [ Puissance émise par l’étoile/ (4 Puissance reçue par unité de surface, obtenue par comparaison avec étoile de référence, voir TP)]1/2

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Notre Soleil

Mise en évidence du mouvement de rotation des étoiles  autour du trou noir 

Loi de Képler, d’où masse du trou noir central

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Orbite de l’étoile S2 autour du centre galactique source radio Sgr A* (Sagittaire)