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1 hubblebg.jpg Hubble Space Telescope (HST) Académie des Sciences, Belles-Lettres et Arts de Lyon 18 mars 2003 François Sibille.

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1 1 hubblebg.jpg Hubble Space Telescope (HST) Académie des Sciences, Belles-Lettres et Arts de Lyon 18 mars 2003 François Sibille

2 2 Pourquoi un "grand télescope" dans l'espace ? Pour voir plus loin Pour voir plus de détails Pour gagner en résolution angulaire

3 3 Théoriquement (Diffraction) DANS LE CIEL => IMAGE AU FOYER /D 2 étoiles bien séparées 2 étoiles encore séparées /D Limite de résolution /D 1 2 => Résolution angulaire On ne peut plus distinguer les 2 images

4 4 Dans la pratique : Turbulence atmosphérique => dégradation Vent Bulles d'air poussées par le vent température et humidité variables indice de réfraction variable => effet de prisme => trajet optique perturbé Onde plane Atmosphère Onde froissée r 0 = diamètre d'une portion d'onde à peu près plane ( à /10) Visible : r 0 10 cm r 0 caractérise l'état de la turbulence Etoile Télescope

5 5 D tel tache de diffraction théorique D tel > r 0 Onde froissée sur la surface du miroir => Speckles (Tavelures) Image d'une étoile au foyer d'un grand télescope Pose courte (t pose < 0,1 sec) Pose longue /r 0 /D En pose longue : Télescope Résolution théorique Résolution limitée par la turbulence D = 10 cm 1" D = 10 m 0,01" /r 0 1" Même performance ! Speckles Poses courtes et poses longues

6 6 Petite remarque : En 2000, on sait corriger au sol les défauts dus à la turbulence, Le projet du HST ne passerait pas ! Premier principe du "spatial" : On ne fait dans l'espace que ce qu'on ne peut pas faire au sol

7 7 Années 1970 : Un grand projet pour un grand télescope Pour le visible Dans l'espace => plus de turbulence => transparence parfaite Résolution : /D 0,01 " (1cm à 200 km) (dans l'UV) Exigences : Optique parfaite : taille à /20 = 0,02µm Pointage parfait : < 0,01" /D Longue durée de vie => "visitable" => lancement navette Grande résolution spatiale diamètre 2,4m Compromis entre : masse embarquable taille du miroir

8 8 Rapide présentation du HST...

9 9 hst shuttle Lancement Navette Discovery 13m x 4m 10,3 Tonnes Orbite à 590 km

10 10 hst sys support

11 11 layouthst_img08.jpg

12 12 Composite%20Focal%20Plane.gif Des instruments : variés, renouvelés lors des visites

13 13 Horreur : il est myope ! Erreur de montage équivalente à 4 µm sur la surface d'un miroir 40 au lieu de /20 ! La 1ère mission de visite (1/12/93) rattrape le coup avec "COSTAR" Enfin les performances espérées : limite de diffraction dans l'UV

14 14 2ème mission de visite (2/97): Nouveau spectro (STIS) Pointage amélioré (FGS) Une mémoire digitale (12 Gb) remplace les bandes magnétiques NICMOS incursion dans l'infrarouge (Near Infrared Camera and Multi Object Spectrometer)

15 15 Aperçu des découvertes du HST depuis Mars jusqu'aux aux confins de l'Univers

16 16 Mars-HST0124yresized.jpg La passion de Mars Système solaire

17 17 SL9Gevol4.jpg 18 Juillet 1994 : Impact de la comète SL9 sur Jupiter impact G ! G + 1,5 h L + 1,3 jour G + 3 jours G + 5 jours Système solaire

18 18 UranusB.jpg Les Anneaux d'Uranus (Contraste très accentué) Système solaire

19 19 pelevolcanio97-21.jpg Pele : Volcan actif sur Io Galileo HST Système solaire

20 20 KuiperBComets.jpg Future comète (?) dans la ceinture de Kuiper Galaxie Etoiles de fond Trajectoire de l'objet Système solaire

21 21 betaPicZodi95-39.jpg Disque planétaire de l'étoile Pictoris Un "système solaire" en formation (Nuage zodiacal) HST Sol Masque de l'étoile Systèmes pre-planétaires

22 22 OriEODsk.jpg Disque de poussière protoplanétaire dans Orion Une étoile et son système planétaire en formation Systèmes pre-planétaires

23 23 nicmos orion97-13.jpg Région active de formation d'étoiles dans Orion Visible Infrarouge

24 24 modelstarbirthi0202aw.jpg

25 25 gliese jpg Une très petite étoile : la "Naine Brune" compagnon de l'étoile Gleise 229 Masse = 20 M Jupiter = 0,02 M Soleil Naines brunes

26 26 DarkMatAréduite.jpg Pour la "matière noire", cherchez autre chose que les naines brunes... Naines brunes

27 27 Le milieu interstellaire ou le faux vide entre les étoiles

28 28 CygnusLoop.jpg Matière interstellaire dans la constellation du Cygne "La dentelle du Cygne" Milieu interstellaire Milieu dilué En moyenne : 10 atomes/cm 3 très inhomogène

29 29 pillarsM16Full.jpg Milieu interstellaire Nuages "moléculaires" denses dans Messier 16 Illuminés par une étoile chaude Milieu dense 10 6 atomes/cm 3

30 30 KnotsHelix96-13b.jpg pillarsM16WF2.jpg Des détails Milieu interstellaire

31 31 SN1987debris97-03réduite.jpg SN1987A_Ringsréduite.jpg Super nova SN 1987 (50 kPc) Matière éjectée il y a ans Matière éjectée lors de l'explosion en 1987 Milieu interstellaire Super nova

32 32 SN1987ringspectro97-14.jpg Oxygène Soufre Azote et Hydrogène Spectroscopie de l'anneau de SN1987 Milieu interstellaire Super nova

33 33 nicmos eggneb97-11.jpg CRL 2688 : étoile à l'agonie => enrichissement du MIS en éléments lourds VisibleInfrarouge (poussière + H) Milieu interstellaire Nébuleuse planétaire

34 34 Des galaxies ordinaires et moins ordinaires

35 35 galcenterm31centreHST.jpg galcenterm31centresol.jpg galcenterm31csol.jpg Notre voisine : Galaxie Messier 31 (Andromède) Pc Entière, vue du sol 10 9 étoiles 700 Pc Centre, vu du sol 10 Pc Noyau double vu par le HST 10 6 étoiles Galaxies ordinaires

36 36 galcenter97-12.jpg Un peu plus loin ( pc) : Amas de Virgo, noyau de Messier 84 Trou noir super massif ( M Soleil ) entouré d'un nuage d'étoiles en rotation km/sec km/sec Région du noyau central Fente du spectrographe Galaxies ordinaires

37 37 Galaxies ordinaires Etoile variable Céphéide dans Messier 100 ( kpc) Relation Période-Luminosité des Céphéides Période 50 jours => Luminosité absolue = M magnitude apparente : m = M log(d) 25 Distance de la galaxie M100CphBreduite.jpg Calibration de l'échelle de distance de l'Univers avec la loi de Hubble : V = H d

38 38 HDFMosaicFull.jpg Relevé profond avec le HST (HDF = Hubble Deep Field) Galaxies de toute sortes 1500 galaxies 1/20 du diamètre de la Lune 150 orbites du HST

39 39 HDFWF3.jpg HDF Détails Galaxies de toute sortes

40 40 Encore plus profond avec NICMOS dans l'infrarouge 0,45 µm 1,1 µm 1,6 µm Galaxies de toute sortes

41 41 earlygal96-29breduite.jpg Galaxies primitives Amas d'étoiles pre-galactiques, il y a ans 18 objets, dans un volume (Andromède-Voie lactée), taille des objets 1/3 Voie lactée Fusion pour donner les galaxies spirales

42 42 Cartwheel-partie.jpg Quand une galaxie en traverse une autre... Choc frontal => festival de super novae Anneau d'étoile jeunes expansion à 100 km/sec La galaxie spirale réapparaît après le choc Quel était l'intrus ??? Galaxies moins ordinaires

43 43 quasar96-35areduiye.jpg Les quasars : Super trou noir, avaleur d'étoiles Luminosité : L Soleil On en trouve partout Galaxies en collision Galaxies "normales" Fusion de galaxies

44 44 arcA2218.jpg Arclet dans l'amas Abell 2218 : mirages gravitationnels HST

45 45 Et pour aller encore plus loin ? Dans l'infrarouge, sûrement, au sol... dans l'espace... ou les deux ! "Owl" (la chouette) Télescope de 100 m, étude ESO Next Generation Space Telescope (NGST) Télescope de 8 m dans l'espace (Lagrange 2) Un des concepts proposés


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