Chapitre 1: Description de l’Univers

1/ Description de l’univers (voir TP) 1/ Description de l’univers (voir TP) A/ Multiples, sous multiples et puissance de 10

Distance Terre / Soleil Distance Terre/ Lune Diamètre Terre Mont Blanc Atome de sodium lymphocyte cheveu Homme coccinelle m

2/ L’année de lumière Définition : L’année de lumière (a.l) est la distance parcourue par la lumière, dans le vide, en un an. La vitesse de la lumière dans le vide est : c = 300 000 km.s-1 = 3,00 x 108 m.s-1 Quel est son intérêt : Les distances dans l’univers sont trop grandes.. On l’utilise pour manipuler des plus petits nombres. Rappel : v = d/t Valeur : d = c. t = 3,00 x 108 x 365,25 x 24 x 3600 = 9,47 . 1015 m ~ 1016 m. On retiendra: 1 a.l = 9,47 . 1015 m ~ 1016 m Exemple : Sirius est située à 8,6 a.l de la Terre. Exprime cette distance en km. d = 8,6 x 9,47 x 1015 = 8,1 x 1016 m Un an en seconde

3/ Voir loin, c’est …………………………………… A/ Activité  Document 1 :

Document 2 : Document 3 : «  Regarder loin, c’est regarder tôt  » de Hubert Reeves

La lumière parvient jusqu’à notre œil. Questions : 1/ Comment est-il possible qu’un objet comme une planète (source diffusante) soit visible depuis une autre exo planète ? La lumière parvient jusqu’à notre œil.   2/ Pourquoi, lorsqu’on regarde les étoiles dans le ciel, on observe une scène du passé ? La lumière ne se propage pas instantanément de l’étoile à notre œil. On la voit dans le passé. 3/ Expliquer les réflexions des extra-terrestres, sachant que la scène se déroule en l’an 2012 ? Les E.T regardent une scène qui s’est déroulée au temps des hommes préhistoriques. La lumière partie de la Terre il y a très longtemps, n’arrive que maintenant sur leur planète. La lumière qui part maintenant arrivera dans 2 millions d’années sur leur planète. 4/ A l’aide du texte, indiquer à quelle distance se trouvent les extraterrestres de la Terre ? Exprimer dans une unité adaptée ainsi qu’en km. La planète se situe dans la galaxie d’Andromède, à 2 millions d’années de lumière de la Terre (doc 3) Donc d = 2 x 106 a.l = 2 x 106 x 9,47 x 1015 = 18,9 x 1021 m = 1,89 x 1019 km

5/ Dans le genre HOMO, quelle espèce les extra-terrestres voient-ils en ce moment ? C’est donc un Homo habilis que les E.T regardent (doc 2) 6/ Le 10/09/2008, Le CERN a commencé des expériences permettant de recréer les conditions de la naissances de l’univers. Ils ont fait entrer en collision des atomes à des vitesses proches de la lumière. Tout cela pour essayer de comprendre la naissance de l’univers (BIG BANG) il y a 13,7 milliards d’années. Justifie la phrase en italique du texte. La lumière d’un quasar a mis 13 milliards d’années à nous parvenir. On voit donc le quasar dans le passé comme il était il y a 13 milliards d’années, juste après la naissance de l’univers. D’où l’intérêt. 7/ Application : Vous regardez votre voisin situé à 1 mètre de vous ? A quel moment dans la passé le voyez-vous réellement ? t = d/v = 1/3,00 x 108 = 0,33 x 10-8 s = 3,3 ns. Cette durée est infinitésimale. On peut considérer qu’on voit son voisin dans le présent. 8/ Application : Vous regardez maintenant, d’une navette spatiale, un australien situé à 10 000 km de vous. A quel moment le voyez-vous réellement ? t = d/v = 10 000 000/3,00 x 108 = 1,0 x 107 / 3,00 x 108 = 0,033 s = 33 ms Cette durée est courte mais n’est plus négligeable.

Quelques informations sur les exoplanètes Les détections sont très complexes car elles sont très petites et très éloignées: 1ère méthode: techniques des microlentilles gravitationnelles: permet de repérer des exoplanètes par leur influence gravitationnelle sur la luminosité de leur étoile. Lorsque la planète et l’étoile sont alignées, la luminosité de l’objet le plus éloigné est amplifiée. 2ème méthode: Méthode des vitesses radiales. Consiste à mesurer des infimes variations de vitesse de l’étoile traduisant la présence d’un objet en orbite autour d’elle. 3ème méthode: Méthode des transits: Consiste à mesurer des infimes variations de luminosités de l’étoile lorsqu’une planète passe devant elle. (il faut que la planète se trouve dans l’axe étoile Terre. Il y a d’autres techniques

On classe les exoplanètes Les jupiters: Géantes gazeuses, souvent bien plus massicves que Jupiter. Il y a des Jupiters chauds (1000 à 1600 °C) très proches de leur étoiles et faciles à détecter et des jupiters froids ( cousines de la nôtre). Les Neptunes: Cousines de la nôtre, de plus de 10 fois la masse terrestre. Elles sont constituées d’un cœur rocheux et glacée et d’une épaisse atmosphère de gaz. Il existe aussi des Neptunes chauds (1500 °C) et des Neptune froids. Les Super-Terres: masse comprise entre 2 et 10 fois la masse terrestre. Elles sont rocheuses ou glacées. Elles ont une gravité suffisantes pour retenir une atmosphère. Il existe des super-Terres chaudes (1000°C) et froides (-200 °C). A bonne distance, elles pourraient abriter la vie. Les naines brunes: C’est le chainon manquant entre les planètes et les étoiles. Ce sont des objets très massifs (entre 13 fois la masse de Jupiter et 0,07 fois la masse solaire) où les réaction de fusion nucléaire ne peuvent avoir lieu. Ce sont des avortons d’étoiles qui flottent seules dans l’espace…

La vie en dehors du Système Solaire Le télescope Kepler a pour mission de découvrir des exoplanètes. On estime, dans la voie Lactée, qu’ Il y a environ 3 millions de planètes habitables minimum. Si on extrapole aux 200 milliards de galaxies dans l’univers, on arrive à 600 millions de milliards de planètes habitables

HR 8799, une jeune étoile et ses trois planètes géantes (b, c, d). C’est la 1ère image directe d’un système planétaire réalisé en lumière visible.

L’Etoile Formalhaut et sa planète (en bas à droite) L’Etoile Formalhaut et sa planète (en bas à droite). Cette image directe en visible, réalisée en plusieurs années, a permis de visualiser le déplacement d’une planète géante sur le bord interne d’un anneau de poussière.

Beta Pictoris et sa planète (le petit point blanc juste au dessus du point central de l’étoile). Les jets correspondent à un disque de poussières.

Corot exo 7b est la plus petite exoplanète découverte à ce jour, avec un diamètre de seulement 1,64 fois celui de la Terre.

En 2012, on connait 762 exoplanètes (en 2009, on en connaissait 345 !) Des observations surprennent les chercheurs: Comment des planètes peuvent-elle atteindre des masses aussi délirante que 20 fois la masse de Jupiter? Comment des géantes peuvent-elles orbiter aussi près de leur étoile sans être vaporisées? Certains chercheurs de l’institut d’astrophysique étudient l’atmosphère d’exoplanètes par la méthode des transits, comme celles d’OSIRIS, une planète en orbite autour de l’étoile HD 209458, dans la constellation de Pégase, à 150 a.l de nous. En comparant les spectres de lumière de l’étoile avant et pendant le transit devant son étoile, les astrophysiciens sont capables de recueillir des informations sur son atmosphère? COMMENT?

D’autres informations intéressantes sur l’univers

Diagramme HR de classemen des étoiles en fonction de leur températures et de leur luminosité. Notre soleil deviendra géante rouge puis naine blanche. Spica finira en supernova.

La Galaxie du grand chien : Mystère?

Les trous noirs C’est un corps qui exerce un champ gravitationnel si important qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. C’est un aspirateur de matière et lumière

La sonde VOYAGER vient de sortir du Système Solaire (science et vie mars 2012) Lancement: 5 septembre 1977 (35 ans) Voyage: 18 milliards de km. Caractéristiques: Sonde américaine filant à 61 200 km/h vers la constellation de la girafe Pour préserver sa puissance, seuls 4 de ses instruments sont actifs. Son générateur à plutonium devrait tenir jusqu’en 2025. Fin de vie : prévue en 2025. la sonde sera à 25 milliards de kmde la Terre, et ses dernières données mettront 23 h à nous parvenir… Elle vient de passer hors de notre « monde », entre notre Système Solaire et l’espace interstellaire. La fin du Système Solaire est marquée par la fin de l’héliosphère et l’héliopause, cette immense bulle dans laquelle les particules du vent Solaire sont détectables ou ont une influence..

Clichés pris en 1990, lorsque la sonde embrassait tout le Système Solaire pour la dernière fois!

Elle découvrait des centaines d’anneaux à Saturne en 1980: des blocs d’eau glacée, de 1 cm à 10 m de diamètre. Elle découvrait la seule lune dotée d’une atmosphère: TITAN (satellite de Saturne). Elle est passée à 4000 km le 12 novembre 1980. Cette découverte déclenchera en 2005 le lancement de Huygens dans l’atmopshère de Titan

TITAN pris par Huygens où l’eau liquide est remplacée par du méthane (blocs sur les photos)

1980: Elle dévoilait la surface glacée d’Encelade, satellite de Saturne.

25 février 1979: Elle expliquait la tâche de Jupiter (tourbillon anticyclonique, avec des vents de 700 km/h, et gros comme 3 fois la Terre…) 4 mars 1979: Elle détectait les anneaux de Jupiter 9 mars 1979: Elle repérait les volcans de IO, satellite de Jupiter.