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Observations Mesures Age dun objet Remonter à lorigine dun événement.

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1 Observations Mesures Age dun objet Remonter à lorigine dun événement

2 2 Un objet dans le ciel Le ciel nous montre des objet extrêmement divers et à léchelle humaine semblant immuable - Objet appelé Nébuleuse Planétaire Quelques renseignements astronomiques: Ascension droite 16h 27m s (J2000) Déclinaison +27° (J2000) Distance 6.8 ka.l. (2.1 kpc) Magnitude apparente (V) Intégré : 13.7;[3] Etoile centrale : 15.5 Dimensions apparentes (V) × Constellation Hercules - Référencé comme Abell 39 George Abell (1927 – 1983)

3 3 Un objet dans le ciel Remarquable par sa forme presque parfaitement sphérique - Les nébuleuses planétaires sont le résultat de léjection de latmosphère externe de létoile arrivant en fin de vie. Celle-ci finira par se dissoudre dans lespace interstellaire et létoile centrale deviendra une naine blanche - Les réactions nucléaires se faisant plus près de la surface la pression de radiation éjecte latmosphère Lobservation spectroscopique montre que lenveloppe extérieure possède une vitesse radiale entre 32 et 37 kilomètres/seconde

4 4 Un objet dans le ciel Données du problème : ? Estimation de lâge de la nébuleuse ? Données complémentaires : Vitesse de la lumière : km/s On suppose que lexpansion se fait à vitesse constante. Par Excel : fichier temps_expansion.xls Champ : 8 darc Distance d = 6.8 k a.l. (2.1 kpc) Vitesse dexpansion V exp entre 32 et 37 km/s Diamètre angulaire : 155" = 2 R neb R neb

5 5 Un objet dans le ciel ? Estimation de lâge de la nébuleuse ? On suppose que lexpansion se fait à vitesse constante. Distance en km : d = 6800 * * 3600 * 24 * = km R neb = d x tan(155 ")= km= u.a. Durées expansion (cellules B17 et B18) : T 2 = / 37 / 3600 / 24 / = ans T 1 = / 32 / 3600 / 24 / = ans R neb T = d / V exp Calcul de la distance (cellule B13) Calcul du rayon de la nébuleuse (en km B15, en u.a. B16)

6 6 Un objet dans le ciel - échelle de grandeur Diamètre u.a. Photo : nébuleuse 1 m de diam. Orbite de Neptune : 0.2 mm La nébuleuse englobe le nuage dOort, réservoir de comètes à la périphérie du système solaire.

7 7 Un objet connu – la Nébuleuse du Crabe M1 Application à la Nébuleuse du Crabe, reste dune explosion de Spupernova. Distance 6520 a.l. Objet à voir sur Stellarium : M1 Dimensions angulaires : 420" et 290" Vitesse dexpansion 1500 km/s

8 8 Contrairement à Abell 39 qui semble immuable, M1 montre des changements perceptibles à léchelle temporelle humaine. Un objet connu – la Nébuleuse du Crabe M1

9 9 Un objet connu – la Nébuleuse du Crabe M1 Faire les mêmes calculs que pour Abell 39, pour les deux dimensions. Reprendre le fichier temps_expansion.xls Données : cellule B24 à B28 Formules et résultats dans les cellules B30 à B44 Résultats dans le fichier temps_expansion_res.xls

10 10 La lumière a une vitesse finie. Lobjet dont nous faisons une observation, nest plus dans cet état. Son aspect est celui quil avait il y a : distance en km km / s = distance en années lumière Et plus on voit loin, plus on remonte dans le temps. Unité Astronomique (UA) : distance Terre-Soleil = km Année-Lumière : distance parcourue par la lumière en un an, à la vitesse de km/s = UA = km le Parsec : ,8 UA = km Observation, temps et distances

11 11 Le Soleil est vu 8 minutes plus jeune quil ne lest. Pluton km Amas de la Vierge 15 à 22 Mpc ( 48,9 à 71,8 millions a.l.) Peut-on ramener ces temps au passé de la Terre ? Alpha Proxima du Centaure : km Centre galactique 8.33±0.35 kpc (~27±1 ka.l.) Galaxie dAndromède 778±17 kpc ( 2,54 millions d' a.l.) Exercice : fichier distance-age.xls A partir des distances données calculer le décalage temporel. Observation, temps et distances

12 12 Et la Terre où en était-elle ? Pour le Soleil et Pluton, cest presque maintenant, le passé immédiat. Pour Proxima Centauri, quelques années, cest hier. Et après ? Observation, temps et distances

13 13 Centre galactique 8.33±0.35 kpc (~27±1 ka.l.)27150 années Cest déjà lhomme moderne. Observation, temps et distances

14 14 Galaxie dAndromède 780 kpc ( 2,5 millions d' a.l.) années Lhomme commence à se singulariser. Observation, temps et distances

15 15 Amas de la Vierge 15 à 22 Mpc 48,9 à 71,8 millions années Formation des Alpes : 65 millions dannées Observation, temps et distances

16 16 Observation, temps et distances la plupart des quasars se trouvent au-delà de 1,0 gigaparsec soit 3,26 milliards da.l. La plus proche 240 Mpc ( 783 millions d' a.l.) Contemporain de lapparition de la vie

17 17 Un quasar vu avant la naissance de la Terre Quasar PKS en rayons X. Une source X et en lumière visible à très haute luminosité, à environ 10 milliards dannées lumière de la terre. Le jet de lumière X sétend à plus dun million dannées lumière du quasar. Observation, temps et distances

18 18 Récession des galaxies - loi de Hubble Pour relier distance et âge : La loi de Hubble (1929) Edwin P. Hubble ( ) Vitesse radiale mesurée à partir du décalage spectral des raies (effet Doppler) Que lon peut écrire : v en km/s et d en kpc. H 0 cte de Hubble Valeur admise actuellement : 72 km s-1 Mpc-1 z décalage vers le rouge c vitesse de la lumière

19 19 Récession des galaxies - loi de Hubble La loi de Hubble (1929) Valable dans l'univers local (quelques centaines de millions d'années lumière) Ne tient pas compte des effets relativistes de lespace temps. Dans le cadre relativiste le décalage cosmologique est relié à la constante de Hubble par : q 0 est le paramètre de décélération de l'expansion. Ceci permet daller voir plus de 12 milliards dannée en arrière. Avant un certain âge, on ne voit rien car lUnivers nétait pas transparent (théorie du Big Bang).

20 20 Récession des galaxies - loi de Hubble Découplage matière rayonnement : après le Big Bang. Les objets les plus vieux observables ont 13.4 milliards dannées. Si lâge estimé actuellement est de 13,7 milliards d'années.

21 21 Champ profond du télescope spatial Hubble Certaines galaxies faibles sont à milliards dannées lumière. Taille : 2,5 minutes d'arc de côté Temps de pose : 42,7 heures à 300 nm, 33,5 heures à 450 nm, 30,3 heures à 606 nm 34,3 heures à 814 nm

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23 23 Released on September 25, 2012, the XDF image compiled 10 years of previous images and shows galaxies from 13.2 billion years ago. The exposure time was two million seconds, or approximately 23 days.

24 24 … FIN


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