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De la Terre aux étoiles
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Comment mesurer
les distances des étoiles ?
Découvrons ce que signifie …
Triangulation
Parallaxe, Parsec
Diagramme HR
Céphéides
chandelles standards
Supernovae
Tully-Fischer
Hipparcos, Gaia
Les étoiles sont-elles :
Toutes à la
même distance
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géocentrisme d'Aristote
1re méthode : la triangulation
Observation de la
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Déplacement
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2e méthode : les Céphéides
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d jusqu'à 4 Mpc
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La magnitude apparente m
d’une étoile dépend de son éclat E
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m = - 2,5 log E

Magnitude apparente m (mesurée)
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sont liées à la distance

m - M = 5 log d/10

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en parsec

m est mesurée,
Si M est déduit des propriétés physiques,
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d est ainsi calculée
2e méthode : les Céphéides
H. Leavitt démontre que la
période de pulsation est reliée
à la luminosité moyenne
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a,b

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étalonnés par parallaxe dans le Petit Nuage de Magellan
3e méthode : les supernovae
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les SN Ia explosent
lorsqu'elles
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naine blanche aspirant une géante rouge
Etoiles de références
Parallaxe
d. étoiles proches
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d. étoiles lointaines
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Supernovae
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4e méthode : le redshift
Distance et vitesse des
galaxies sont liées
loi de Hubble
v=H.d
La loi Doppler-Fizeau
vitesse liée au
décalage vers le rouge
Mesurer le redshift
fournit la distance
spectre montrant l'effet de la vitesse (radiale et inflation)
Autres méthodes
• diagramme H-R
T°
Luminosité
• Amas globulaires
luminosité moyenne
p.r. à la galaxie

• Loi Tully-Fisher
luminosité galaxie p.r.
à sa courbe de rotation

permettent de
confirmer et calibrer les
chandelles standards

diagramme Hertzsprung-Russell
Quelques distances
Sirius : 8,5 a.l.
Voie Lactée : 100 000 a.l.
Andromède : 2,5 Millions a.l.
Groupe local : 10 Millions a.l.
Rayon de L'Univers
observable : 13,8 Milliards a.l.
Sources et références :
http://www.planetastronomy.com/special/2008-special/05fev08/etoiles-zahn-iap.htm
http://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_galaxies/parall.html
http://delarbreaupapier.wordpress.com/2012/02/06/comment-calculer-la-distance-qui-nous-separe-dune
http://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspx
http://fr.wikipedia.org/wiki/Parallaxe
http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/astronomie/lexique/lexique_astro/c/cepheides.htm
http://www.planetastronomy.com/articles/mesure-distance.htm
http://physique.unice.fr/sem6/2006-2007/PagesWeb/Astro/notions.html
http://www.astrosurf.com/toussaint/dossiers/distances/distances2.htm
http://wwwhip.obspm.fr/~arenou/articles/parsec.fr.html
http://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspx
http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/imagephys99/19-turon.pdf
http://planck.caltech.edu/epo/epo-cmbDiscovery1.html
Club d'Astronomie : Astro Club 85
http://astroclub85.free.fr
© Bruno CARTIGNY
Novembre 2013

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Comment mesurer les distances des étoiles et des galaxies dans l'univers ?

  • 1. De la Terre aux étoiles
  • 2. De la Terre aux étoiles Comment mesurer les distances des étoiles ?
  • 3. Découvrons ce que signifie … Triangulation Parallaxe, Parsec Diagramme HR Céphéides chandelles standards Supernovae Tully-Fischer Hipparcos, Gaia
  • 4. Les étoiles sont-elles : Toutes à la même distance et de luminosités différentes, ou toutes de même luminosité et de différentes distances ? géocentrisme d'Aristote
  • 5. 1re méthode : la triangulation Observation de la même étoile à 6 mois d'écart Déplacement apparent Mesure de l'angle
  • 6. La parallaxe α = angle extrêment petit p = parallaxe d = distance de l'étoile r = Terre - Soleil en parsec : d = 1/p
  • 7. Nouvelle unité : le parsec parallaxe seconde distance à laquelle on verrait le couple Terre –Soleil avec un angle de 1 seconde d'arc 1 pc = 206 265 UA = 3,0857 1016 m = 3,262 a.-l. 1′ (minute d'arc) = 1°/60 1″ (seconde d'arc) = 1'/60 = 0,000 277…°
  • 8. Les distances des étoiles proches Alpha du Centaure (proxima) on mesure p = 0,772" ~1/5000e ° or 1 pc = 3,262 a.l. L’étoile la plus proche : 4,22 a.-l.
  • 9. Les limites de la parallaxe Triangle d’été Véga : 27 années-lumière Altaïr : 17 a.-l. limites de la méthode : ~ 500 a.-l. Hipparcos a mesuré la distance de 120 000 étoiles Gaia en mesurera 1 milliard
  • 10. 2e méthode : les Céphéides géantes rouges pulsantes type δ cephei permet de mesurer d jusqu'à 4 Mpc
  • 11. Magnitudes et distance Intensité : brillance apparente Luminosité : lumière émise I = L/d2 x constante La magnitude apparente m d’une étoile dépend de son éclat E par la loi de Pogson : m = - 2,5 log E Magnitude apparente m (mesurée) et Magnitude absolue M (réelle) sont liées à la distance m - M = 5 log d/10 + cte en parsec m est mesurée, Si M est déduit des propriétés physiques, Alors m et M connues d est ainsi calculée
  • 12. 2e méthode : les Céphéides H. Leavitt démontre que la période de pulsation est reliée à la luminosité moyenne P : période soit aussi : a,b L = fonction( P ) M = a . log P + b étalonnés par parallaxe dans le Petit Nuage de Magellan
  • 13. 3e méthode : les supernovae Parmi les Supernovae, les SN Ia explosent lorsqu'elles atteignent 1,4 masse solaire elles ont la même luminosité on connait ainsi M en mesurant m , on déduit d naine blanche aspirant une géante rouge
  • 14. Etoiles de références Parallaxe d. étoiles proches dont Céphéides Céphéides d. étoiles lointaines dont galaxies proches Supernovae d. galaxies = ce sont des chandelles standards
  • 15. 4e méthode : le redshift Distance et vitesse des galaxies sont liées loi de Hubble v=H.d La loi Doppler-Fizeau vitesse liée au décalage vers le rouge Mesurer le redshift fournit la distance spectre montrant l'effet de la vitesse (radiale et inflation)
  • 16. Autres méthodes • diagramme H-R T° Luminosité • Amas globulaires luminosité moyenne p.r. à la galaxie • Loi Tully-Fisher luminosité galaxie p.r. à sa courbe de rotation permettent de confirmer et calibrer les chandelles standards diagramme Hertzsprung-Russell
  • 17. Quelques distances Sirius : 8,5 a.l. Voie Lactée : 100 000 a.l. Andromède : 2,5 Millions a.l. Groupe local : 10 Millions a.l. Rayon de L'Univers observable : 13,8 Milliards a.l.
  • 18. Sources et références : http://www.planetastronomy.com/special/2008-special/05fev08/etoiles-zahn-iap.htm http://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_galaxies/parall.html http://delarbreaupapier.wordpress.com/2012/02/06/comment-calculer-la-distance-qui-nous-separe-dune http://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspx http://fr.wikipedia.org/wiki/Parallaxe http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/astronomie/lexique/lexique_astro/c/cepheides.htm http://www.planetastronomy.com/articles/mesure-distance.htm http://physique.unice.fr/sem6/2006-2007/PagesWeb/Astro/notions.html http://www.astrosurf.com/toussaint/dossiers/distances/distances2.htm http://wwwhip.obspm.fr/~arenou/articles/parsec.fr.html http://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspx http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/imagephys99/19-turon.pdf http://planck.caltech.edu/epo/epo-cmbDiscovery1.html
  • 19. Club d'Astronomie : Astro Club 85 http://astroclub85.free.fr © Bruno CARTIGNY Novembre 2013