Observations Mesures Age d’un objet Remonter à l’origine d’un événement

Un objet dans le ciel Le ciel nous montre des objet extrêmement divers et à l’échelle humaine semblant immuable - Objet appelé Nébuleuse Planétaire - Référencé comme Abell 39 Quelques renseignements astronomiques: Ascension droite 16h 27m 33.737s (J2000) Déclinaison +27° 54′ 33.44″ (J2000) Distance 6.8 ka.l. (2.1 kpc) Magnitude apparente (V) Intégré : 13.7;[3] Etoile centrale : 15.5 Dimensions apparentes (V) 155″.1 × 154″.5 Constellation Hercules George Abell (1927 – 1983) ►

Un objet dans le ciel Remarquable par sa forme presque parfaitement sphérique - Les nébuleuses planétaires sont le résultat de l’éjection de l’atmosphère externe de l’étoile arrivant en fin de vie. - Les réactions nucléaires se faisant plus près de la surface la pression de radiation éjecte l’atmosphère Celle-ci finira par se dissoudre dans l’espace interstellaire et l’étoile centrale deviendra une naine blanche L’observation spectroscopique montre que l’enveloppe extérieure possède une vitesse radiale entre 32 et 37 kilomètres/seconde ►

► Un objet dans le ciel Données du problème : Distance d = 6.8 k a.l. (2.1 kpc) Vitesse d’expansion Vexp entre 32 et 37 km/s Rneb Diamètre angulaire : 155" = 2 Rneb On suppose que l’expansion se fait à vitesse constante. ? ► Estimation de l’âge de la nébuleuse ? Champ : 8’ d’arc Données complémentaires : Vitesse de la lumière : 300 000 km/s Par Excel : fichier temps_expansion.xls ►

► Un objet dans le ciel ? ► Estimation de l’âge de la nébuleuse ? On suppose que l’expansion se fait à vitesse constante. Rneb T = d / Vexp ► Calcul de la distance (cellule B13) Distance en km : d = 6800 * 300000 * 3600 * 24 * 365.25 = 6.4 1016 km ► Calcul du rayon de la nébuleuse (en km B15, en u.a. B16) Rneb = d x tan(155 ") = 2.4 1013 km = 161000 u.a. ► Durées expansion (cellules B17 et B18) : T1= 2.4 1013 / 32 / 3600 / 24 / 365.25 = 24000 ans ► T2= 2.4 1013 / 37 / 3600 / 24 / 365.25 = 20700 ans

► Un objet dans le ciel - échelle de grandeur Diamètre 160 000 u.a. Photo : nébuleuse 1 m de diam. Orbite de Neptune : 0.2 mm La nébuleuse englobe le nuage d’Oort, réservoir de comètes à la périphérie du système solaire. ►

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

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

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

► Observation, temps et distances La lumière a une vitesse finie. L’objet dont nous faisons une observation, n’est plus dans cet état. Son aspect est celui qu’il avait il y a : distance en km ——————— = distance en années lumière 300000 km / s Et plus on voit loin, plus on remonte dans le temps. Unité Astronomique (UA) : distance Terre-Soleil = 149 597 870 km Année-Lumière : distance parcourue par la lumière en un an, à la vitesse de 299 792 km/s = 63 239.8 UA = 9 460 536 000 000 km le Parsec : 206 264,8 UA = 30 856 775 000 000 km ►

► Observation, temps et distances Le Soleil est vu 8 minutes plus jeune qu’il ne l’est. Pluton 5 766 000 000 km Alpha Proxima du Centaure : 3.9734 1013 km Centre galactique 8.33±0.35 kpc (~27±1 ka.l.) Galaxie d’Andromède 778±17 kpc (∼2,54 millions d' a.l.) Amas de la Vierge 15 à 22 Mpc (∼48,9 à 71,8 millions a.l.) Exercice : fichier distance-age.xls ► A partir des distances données calculer le décalage temporel. Peut-on ramener ces temps au passé de la Terre ? ►

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

► Observation, temps et distances Centre galactique 8.33±0.35 kpc (~27±1 ka.l.) 27150 années C’est déjà l’homme moderne. ►

► Observation, temps et distances Galaxie d’Andromède 780 kpc (∼2,5 millions d' a.l.) 2 500 000 années L’homme commence à se singulariser. ►

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

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

► Observation, temps et distances Un quasar vu avant la naissance de la Terre Quasar PKS 1127-145 en rayons X. Une source X et en lumière visible à très haute luminosité, à environ 10 milliards d’années lumière de la terre. Le jet de lumière X s’étend à plus d’un million d’années lumière du quasar. ►

Valeur admise actuellement : 72 km⋅s-1⋅Mpc-1 Edwin P. Hubble (1889-1953) Récession des galaxies - loi de Hubble Pour relier distance et âge : La loi de Hubble (1929) v en km/s et d en kpc. H0 cte de Hubble Valeur admise actuellement : 72 km⋅s-1⋅Mpc-1 Vitesse radiale mesurée à partir du décalage spectral des raies (effet Doppler) Que l’on peut écrire : z décalage vers le rouge c vitesse de la lumière ►

► Récession des galaxies - loi de Hubble La loi de Hubble (1929) Ne tient pas compte des effets relativistes de l’espace temps. Valable dans l'univers local (quelques centaines de millions d'années lumière) Dans le cadre relativiste le décalage cosmologique est relié à la constante de Hubble par : q0 est le paramètre de décélération de l'expansion. Ceci permet d’aller voir plus de 12 milliards d’année en arrière. Avant un certain âge, on ne voit rien car l’Univers n’était pas transparent (théorie du Big Bang). ►

► Récession des galaxies - loi de Hubble Découplage matière rayonnement : 377 000 après le Big Bang. Si l’âge estimé actuellement est de 13,7 milliards d'années. Les objets les plus vieux observables ont 13.4 milliards d’années. ►

Champ profond du télescope spatial Hubble Taille : 2,5 minutes d'arc de côté 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 Certaines galaxies faibles sont à milliards d’années lumière.

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.

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