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Les distances dans l'Univers

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by

SCHULZ Francois

on 9 August 2015

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Transcript of Les distances dans l'Univers

Les Distances
dans l'Univers

A proximité de la Terre
Au-delà...
Comment mesure-t-on les distances des étoiles ?
Les échelles de distances
En conclusion
http://files.meteofrance.com/files/education/animations/structure_verticale/highres/popup.html
L' atmosphère Terrestre
L'altitude des satellites
Le système solaire
1 Unité Astronomique (UA) = 149 600 000 km
Distance Terre - Soleil
Distance Soleil - Mercure
Entre 0.3 et 0.45 UA
Distance Soleil - Mars
Entre 1.3 et 1.6 UA
Distance Terre - Mars
Entre 56 et 400 Millions de km
5 UA
10 UA = 1.4 Milliards km
19 UA
30 UA
Les Trans Neptuniens : La ceinture de Kuiper
Eris : le plus gros objet épars connu
68 UA
http://fr.academic.ru/pictures/frwiki/79/Oort_cloud_Sedna_orbit-fr.svg
Le nuage de Oort
Entre 40 000 et
150 000 UA
A priori une planète naine comme Pluton
entre 76 et 900 UA
SEDNA
Unité Astronomique : UA
La voie Lactée
L'année lumière
Les Unités
La mesure de distance du grand public
Définition :
Distance parcourue par la lumière dans le vide en une année julienne
9 460 730 472 580 800 mètres
soit
ou
63 286 UA
Rappel : vitesse de la lumière = 300 000 km/s
Quelques ordres de grandeur
Lune : 1,3 seconde-lumière
Soleil : 8 minutes-lumière
Pluton : 5,5 heures-lumière
Proxima Centauri : 4,2 années-lumière
Centre de la
Voie Lactée : 26 000 années-lumière
Dimension de la
Voie Lactée : 100 000 années lumière
Le parsec
La mesure de distance des astronomes
1 Parsec = 3.26 al
Les 110 objets Messier
M27
Distance : 264 pc
M 13
Distance : 6.8 kpc
= 22 200 a.l.
M 57
Distance : 613 pc
M 45 : Les Pléiades
Distance : 110 pc
(360 a.l.)
La parallaxe
En astronomie
La formule
Les catalogues
d'étoiles
http://www.astro.cornell.edu/academics/courses/astro1101/java/parallax/parallax.htm
http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::800::600::/sites/dl/free/007299181x/78778/Parallax_Nav.swf::Stellar%20Parallax%20Interactive
En parsec :
D = 1/p
p : en seconde d'arc
II ème siècle
ap J-C
1989-1993
fin 2013
Ptolémée
GAIA
Hipparcos
L'
Almageste
: issu des travaux d'Hipparque ( IIème siècle av J-C)
Une référence pendant plus de mille ans
Un catalogue de
1022 étoiles visibles d'Alexandrie
Satellite de l'ESA
Catalogue Hipparcos
118 218
étoiles
précision
1 milliseconde d'arc
HIgh Precision PARallax COllecting Satellite
Catalogue Thycho 1 et 2
2.5 millions d'étoiles
précision 20-30 milliseconde d'arc
http://esamultimedia.esa.int/multimedia/publications/BR-296/
Lancement à l'automne 2013
1 Milliard d'étoiles

jusqu'à la magnitude 20
Précision de 50 à 100 fois meilleure qu’Hipparcos
http://wwwhip.obspm.fr/gaia/
Les Céphéides
Et les distances
alors ?
Cette méthode permet de mesurer les distances...
Les chandelles standards
Description
1920 : Découvertes par Henrietta Leavitt
Périodes comprises entre quelques heures et 100 jour
Etoiles en équilibre plus ou moins stable entre :
Pression des rayons lumineux (pression radiative)
Gravitation de l'étoile
Mv : Magnitude absolue
P : Période de pulsation
Une Méthode directe : calcul de la parallaxe
Limite de la méthode :
Uniquement pour les
objets <100 a.l.
Relation période-luminosité :
Les plus lentes sont les plus lumineuses
Mv = –2,43 ± 0,12 × ( log10P – 1 ) – ( 4,04 ± 0,02 )
Par étalonnage du satellite Hubble :
m - M = 5 log d - 5
m : magnitude apparente
M : magnitude Absolue
d : distance
Pour être complet :
5 × log10d = MV + 3,34 × log10P – 2,58 × ( MV – MI ) + 7,50
P : Période pulsation
Mv : Magnitude apparente dans le visible
Mi : Magnitude apparente dans l'infra-rouge
d : distance
Amas globulaires
Galaxies proches
Limite :
Précision de l'étalonnage qui implique un nombre suffisant de céphéides
3 millions parsec
40 galaxies
Diamètre : 25000 parsecs
soit 80 000 a.l.
Diamètre :
100 millions a.l.
10 000 galaxies
Filament de
300 à 900 millions a.l.
de long
Structure filamentaire :
la trame fondamentale de l'univers ?
Taille de l'univers : 45 Milliards d'a.l.
eXtreme Deep Field
Galaxies de 13.2 milliards d'années
http://scaleofuniverse.com/
Distance de
luminosité

Distance d’un objet astronomique
en analysant la luminosité
Distance angulaire

Distance au moment où sa lumière a été émise
Distance Cosmobile

Distance actuelle d’un objet astronomique
Distance propre

Temps mis par la lumière pour nous atteindre
Dl = distance luminosité
Dc = Distance cosmobile
Dt = Distance propre
Da = Distance angulaire
La distance de Luminosité (DL) nous montre pourquoi il est si difficile de voir les galaxies les plus lointaines – une protogalaxie très lointaine avec un redshift de 15 nous apparaitrait comme si elle se trouvait éloigné de 560 milliards d’années lumière, même si sa Distance Angulaire (DA) nous dit qu’elle était à 2.2 milliards d’années lumière lorsqu’elle a émis la lumière que nous voyons maintenant.

La Distance Propre des Photons (DLT) nous indique que cette protogalaxie aurait voyagé pendant 13.6 milliards d’années entre le moment où elle a émis sa lumière et maintenant.

Enfin la Distance Comobile (DC) nous dit que cette même galaxie aujourd’hui, si nous pouvions la voir, serait à environ 35 milliards d’années lumière de nous.
Le Redshift
Le redshift : mesure de la vitesse provoquée par l’expansion de l’univers –
Une galaxie avec un grand redshift se situe plus loin qu’une galaxie avec un petit redshift
30 à 49 UA
Pluton
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