De la Terre aux étoiles

De la Terre aux étoiles

Comment mesurerles distances des étoiles ?

Découvrons ce que signifie …

TriangulationParallaxe, ParsecDiagramme HR

Céphéideschandelles standards

SupernovaeTully-Fischer

Hipparcos, Gaia

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

1re méthode : la triangulation

Observation de la même étoile à 6 mois d'écart

Déplacement apparent� Mesure de l'angle

La parallaxe

en parsec :d = 1/p

α = angle extrêment petit

p = parallaxe

d = distance de l'étoile

r = Terre - Soleil

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…°

Les distances des étoiles proches

� L’étoile la plus proche : 4,22 a.-l.

Alpha duCentaure(proxima)

on mesurep = 0,772"

~1/5000e °

or1 pc =3,262 a.l.

Les limites de la parallaxe

Véga : 27 années-lumière

Altaïr :17 a.-l.

limites de la méthode :~ 500 a.-l.

Triangle d’été

Hipparcos a mesuré la distance de 120 000 étoilesGaia en mesurera 1 milliard

2e méthode : les Céphéides

géantes rouges pulsantes type δ cephei

permet de mesurer d jusqu'à 4 Mpc

Magnitudes et distance

Intensité : brillance apparenteLuminosité : lumière émise

I = L/d2x constante

La magnitude apparente md’une étoile dépend de son éclat Epar la loi de Pogson :

m = - 2,5 log E + cte

m est mesurée, Si M est déduit des propriétés physiques,Alors m et M connues � d est ainsi calculée

Magnitude apparente m (mesurée)et Magnitude absolue M (réelle)sont liées à la distance

m - M = 5 log d/10

en parsec

2e méthode : les Céphéides

H. Leavitt démontre que la période de pulsation est reliée

à la luminosité moyenne

L = fonction( P )

M = a . log P + bsoit aussi :

P : période

a , b étalonnés par parallaxe dans le Petit Nuage de Magellan

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 Men mesurant m , on déduit d

naine blanche aspirant une géante rouge

Etoiles de références

Parallaxe� d. étoiles prochesdont Céphéides

Céphéides� d. étoiles lointainesdont galaxies proches

Supernovae� d. galaxies

= ce sont des chandelles standards

4e méthode : le redshift

Distance et vitesse desgalaxies 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-RT° � Luminosité

• Amas globulairesluminosité moyennep.r. à la galaxie

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

� permettent de confirmer et calibrer leschandelles 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'Universobservable : 13,8 Milliards a.l.

Sources et références :

http://www.planetastronomy.com/special/2008-special/05fev08/etoiles-zahn-iap.htmhttp://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_galaxies/parall.htmlhttp://delarbreaupapier.wordpress.com/2012/02/06/comment-calculer-la-distance-qui-nous-separe-dunehttp://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspxhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Parallaxehttp://sciences-physiques.ac-dijon.fr/astronomie/lexique/lexique_astro/c/cepheides.htmhttp://www.planetastronomy.com/articles/mesure-distance.htmhttp://physique.unice.fr/sem6/2006-2007/PagesWeb/Astro/notions.htmlhttp://www.astrosurf.com/toussaint/dossiers/distances/distances2.htmhttp://wwwhip.obspm.fr/~arenou/articles/parsec.fr.htmlhttp://www.afanet.fr/nuits/mesurer2013.aspxhttp://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/imagephys99/19-turon.pdfhttp://planck.caltech.edu/epo/epo-cmbDiscovery1.html

Club d'Astronomie : Astro Club 85

http://astroclub85.free.fr

© Bruno CARTIGNYNovembre 2013