UE Sciences de l’Univers : ASTRONOMIE LICENCE ST B - S1 Luc Duriez Comprendre l’Univers http://www.univ-lille1.fr/lal/

Observation de l’Univers : - rayonnement électromagnétique - rayonnements corpusculaires - (rayonnement gravitationnel) - rayons Gamma - rayons X - Ultra-Violet (UV) - visible - Infra-Rouge (IR) - radio < 0.1 nm 0.1 - 20 nm 20 - 390 nm 390 - 760 nm 0.760 - 300 µm 0.3 mm - 30 m

Energie des rayonnements électromagnétiques c = 2.99792458 108 m/s h = 6.6262 10-34 J s h c = 1.98648 10-25 J m l = 1 m (radio) : E = 1.9865 10-25 J l = 1 mm (IR) : E = 1.9865 10-19 J = 1.235 eV E = h n = h c / l l = 1 nm (X) : E = 1.9865 10-16 J = 1.235 103 eV 1 eV = 1.6022 10-19 J l = 0.001 nm (g): E = 1.235 MeV

Filtre atmosphérique => Observations terrestres : visible, proche IR et radio lunettes, télescopes, radiotélescopes photographie, CCD, spectrophotométrie … => Observations spatiales : tout le spectre électromagnétique satellites astronomiques (Hubble, Chandra, Cobe …) sondes spatiales (Voyagers, Galileo, Cassini …) Analyse spectrale : - des sources émettrices - des milieux traversés => composition et conditions physiques => vitesses (Doppler)

Proportions du nombre d’atomes de chaque élément chimique dans l’univers, et pourcentage en masse Hydrogène Hélium Oxygène Carbone Azote Néon Silicium Fer Magnésium Soufre Aluminium Sodium Nickel Calcium Argon tous les autres 1 000 000 80 000 700 400 100 40 30 20 3 2 1 74.41% 23.81% 0.83% 0.35% 0.10% 0.15% 0.08% 0.12% 0.05% 0.04% 0.01%

} } CONSTITUANTS de l’ UNIVERS Rayonnements Particules < 0,1 µm 0,1 à 1000 atomes/cm3 Radio Poussières < 100 µm Grains < 100 mm Agglomérats < 100 m } 10-30 à 10-7 M Planétoïdes < 100 km IR Planètes < 100 103 km 10-7 à 5 10-2 M V UV X Etoiles < 100 106 km 5 10-2 à 102 M Relations : Masse - Luminosité - Température M = 2 1030 kg

Composition de l’Univers : H ~ 75% He ~ 24% étoiles planètes matière interstellaire spirales Galaxies elliptiques irrégulières Matière intergalactique Rayonnements La Galaxie étoiles naines (ex : Soleil) étoiles géantes naines blanches étoiles à neutrons trous noirs 1 20 > M Étoiles masse grosses planètes astéroïdes, satellites comètes, poussières 1 20 < M Planètes 1 M = 2 1030 kg

Étoiles : pour une masse de 1 M (2. 1030 kg) rayon volume densité en R en m3 en kg/m3 étoiles géantes 100 1,43 1033 0.0014 étoiles naines (Soleil) 1 1,43 1027 1400 naines blanches 0.01 1,43 1021 1.4 109 étoiles à neutrons 10-5 (7 km) 1,43 1012 1.4 1018 trous noirs (rayon < 2GM/c2 ) = 4 10-6 (2.8 km) ( 1 R = 700 000 km )

Quelques corps planétaires du système solaire rayon masse densité en R en M en kg/m3 Jupiter 0.10 0.001 1300 La Terre 0.01 3 10-6 5520 Astéroïdes < 2 10-3 < 10-9 (3000) Comètes < 4 10-5 < 10-13 1500 ( 1 M = 2 1030 kg ) ( 1 R = 700 000 km )

 ORGANISATION de l’ UNIVERS Nuages de particules et poussières Systèmes planétaires 106 km Systèmes stellaires 1012 km  Systèmes galactiques 1018 km Condensation par autogravitation Univers extragalactique 1023 km 1 année de lumière = 1013 km

Une planète double : le système Terre - Lune Lune / Terre Rayon Masse Densité Vlibération Rotation propre Durée du jour Inclinaison sur l'écliptique Température 6378 km 6 1024 kg 5.52 11.2 km/s 23h56m4s 24h 23°27’ 300 K 1738 km 7.4 1022 kg 3.35 2.3 km/s 27.3216 j 29.5305 j 5° 220 à 450 K 1 / 3.67 1 / 81.2 fer < 10% / 30% (rotation synchrone) (lunaison) (équateur)