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Nouvelles du cosmosExoplanètes
2PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Plan de la présentation
Notre Système Solaire
Disques de poussière et étoiles
– Émission infrarouge
– Un exemple: Beta Pictoris
Méthode de détection d'exoplanètes
Notion de zone habitable
Le merveilleux cas de TRAPPIST-1
La vie dans l'Univers
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3
Notre Système Solaire
Le Soleil: notre étoile
«Petite» étoile de la branche principale
Âge : 4.6 milliards d'années
Espérance de vie: à peu près autant
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4
Figure 9.14
Figure 9.16
Figure 9.15
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5
Dimensions relativesFigure 9.17
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6
Planètes et lunes...
Figure 9.19
Figure 9.18
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7
Origine: condensationà partir du MIS
Figure 9.9
Figure 9.10
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Plan de la présentation
Notre Système Solaire
Disques de poussière et étoiles
– Émission infrarouge
– Un exemple: Beta Pictoris
Méthode de détection d'exoplanètes
Notion de zone habitable
Le merveilleux cas de TRAPPIST-1
La vie dans l'Univers
9PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Trois phases dans laformation
d'une proto-étoile
Observation
Figure 6.37
Modèle
Figure 6.36
Figure 6.35
10PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Figure 6.38
Jet
Proto-étoile
Onde de choc
11PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
500 UA
Quelques exemples
Figure 6.39
“Trajectoire” dans lediagramme HR
Figure 6.40
12PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Le cas de Beta Pictoris
Étoile de 1.75 fois la masse du Soleil
8.7 fois la luminosité du Soleil
À une distance de 63.4 années-lumière
Excès d'émission dans l'infrarouge
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Figure P1
14PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Figure P2
Figure P3
15PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Figure P4
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Notre Système Solaire
Disques de poussière et étoiles
– Émission infrarouge
– Un exemple: Beta Pictoris
Méthode de détection d'exoplanètes
Notion de zone habitable
Le merveilleux cas de TRAPPIST-1
La vie dans l'Univers
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17
Figure 9.12
Les 55 premières planètes extra-solaires
Demi grand-axe
Notre système solaire
Masses des planètes donnéesen terme de la masse de Jupiter
Figure 9.11Transit planétaire
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18
Un système planétaire n'est pas une denrée rare --Télescope Kepler: plus de 4 000 candidats!
Figure 9.13
Figure 9.14
Vélocimétrie par effet Doppler
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19
Où en sommes-nous?
(juin 2017)
Mission Kepler
Plus de 4 000 candidates exoplanètes
Plus de 3 600 nouvelles planètes confirmées
NGST (Next Generation Space Telescope) ou JWST (James Webb Space Telescope): lancement prévu en 2018
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20
Figure 10.38 Figure 10.39
21PHY-V006 La physique dans tous ses étatsSerge Pineault - Département de physique, de génie physique et d'optique
Plan de la présentation
Notre Système Solaire
Disques de poussière et étoiles
– Émission infrarouge
– Un exemple: Beta Pictoris
Méthode de détection d'exoplanètes
Notion de zone habitable
Le merveilleux cas de TRAPPIST-1
La vie dans l'Univers
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Notions importantes
Ensoleillement
Température de surface
Effet de serre
====> Zone habitable
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Quelques facteurs critiques
Eau
Température (effet de serre)
Biosphère (présence d'oxygène, d'ozone) Vie --->
Mouvement des plaques tectoniques(recyclage du carbone)
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24
Figure 9.37
Radiation réfléchie(albedo)
Radiationincidente
Radiationabsorbée
Emissionpar lasurface
Vitesse thermique au maximum
Vitesse d'échappée
La plupart des atomesont une vitesse trop petite
Petite fractions'échappant
Lune, côté jour: T = 400 K
Vitesse thermique: hydrogène: 2.6 km/s sodium: 0.54 km/sCourbe pour atomes de sodium
Équilibre:
radiation émise = radiation absorbée
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– Température de surface
distance du Soleil
albedo (coefficient de réflection)
atmosphère (effet de serre)
Composition
gravité (masse et rayon de planète)
température et masse de particule
Température (surface) et composition (atmosphère)
Figure 9.36
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26
Figure 9.38
Radiation réfléchie(albedo)
Radiationincidente
Radiationabsorbée
Emissionpar lasurface
Vitesse thermique au maximum
Vitesse d'échappée
La plupart des atomesont une vitesse trop petite
Petite fractions'échappant
Équilibre:
radiation émise = radiation absorbée
Lune, côté jour: T = 400 K
Vitesse thermique: hydrogène: 2.6 km/s sodium: 0.54 km/s
Courbe pour atomes de sodium
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Vie ailleurs dans le Système Solaire?
Mars: Viking landers ---> Non
Jupiter: satellites galiléens: Europe?
Saturne: Titan?
Ceinture d'eau – Zone habitable
Terre maintenant Jupiter Saturne dans 5 milliards +..... Durée: 1 milliard 100 millions
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Jupiter et Io “vus”à partir d'Europe
Figure 10.5
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29
Zones habitables
Figure 10.9
Quelquessystèmesplanétairesdécouverts
Figure 10.10
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Plan de la présentation
Notre Système Solaire
Disques de poussière et étoiles
– Émission infrarouge
– Un exemple: Beta Pictoris
Méthode de détection d'exoplanètes
Notion de zone habitable
Le merveilleux cas de TRAPPIST-1
La vie dans l'Univers
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Le fabuleux système TRAPPIST-1
Une étoile ultra-froide (M8V) entourée d'au moins 7 planètes
Distance: 40 années-lumière
Luminosité de l'étoile: 0.000525 fois la luminosité solaire
Masse de l'étoile: 0.08 fois la masse du Soleil
Âge de l'étoile: entre 3 et 8 milliards d'année
Projet mené à l'Université de Liège en Belgique
TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope
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Une trappiste , ou bière trappiste, est unebière brassée par ou sous contrôle des moinestrappistes. Ces bières trappistes sontgénéralement de fermentation haute et doiventêtre brassées dans le respect des critères définispar l'Association Internationale Trappiste si ellesveulent pouvoir arborer le logo Authentic trappistproduct délivré par cette association privée.
Figure S10.2https://fr.wikipedia.org/wiki/Trappiste_(bière)
Figure S10.3
Origine du nom
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33
Pourquoi s'intéresser aux petites étoiles?
Les plus nombreuses
Le signal de transit est plus contrasté
Petite masse et petite luminosité: la zone tempérée est plus proche de l'étoile
===> Planètes plus proches
===> Périodes plus courtes
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TRAPPIST-SOUTH (CHILI)
TRAPPIST-NORTH(MAROC)
http://www.trappist.ulg.ac.be/cms/c_3300885/fr/trappist-portail
Figure S10.1
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Sommaire des observations
Figure S10.4
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36
Figure S10.6
Transit
Figure S10.5
Doppler
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Figure S10.7
Transits individuels
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Figure S10.8
Observations avec le satellite Spitzer
Figure S10.9
Observateur à droite
Géométrie du système
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Figure S10.10
Transit triple
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2016
2017
Figure S10.11
Découverte initiale versus système «final»
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Figure S10.12
Paramètres orbitaux et physiques
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Tailles relatives
Figure S10.13
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Paramètres physiques et orbitaux
Figure S10.14
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Figure S10.16
Système solaire versus TRAPPIST-1
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Figure S10.9
Présence d'eau
Planètes e, f, g: océans
Planètes b, c, d: régionslimitées...
Figure S10.19
Page couverture de Nature, 23 février 2017
Figure S10.18
Et la vie?
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Figure S10.15
En vert: zone habitable
Figure S10.20
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Coucher de «soleil» sur TRAPPIST-1f
Figure S10.21
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Plan de la présentation
Notre Système Solaire
Disques de poussière et étoiles
– Émission infrarouge
– Un exemple: Beta Pictoris
Méthode de détection d'exoplanètes
Notion de zone habitable
Le merveilleux cas de TRAPPIST-1
La vie dans l'Univers
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49
La vie dans notre Galaxie
Contraintes - Eau - Étoile solaire - Planètes
… de l'ammoniaque!
Figure 10.6
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50
Taux de formation d'étoiles (par année)
Fraction avec planètes
Nombre de planètes comme Terre
Équation de Drake
Facteurs astronomiques
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51
Facteurs biologiques
Fraction de planètes avec vie
Fraction avec intelligence
Fraction avec technologie de communication
Durée d'une civilisation (année)
Facteurs sociaux
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Pierre tombalede l'humanité:adaptation et traduction deAbel: “Explorationof the Universe”(1969)
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53
Figure 10.11
Figure 10.12
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54
Figure 10.14
Figure 10.15
Figure 10.13
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Nous avons déjà communiqué avec d'autrescivilisations potentielles!!!
Via l'envoi dematériel promotionnel
et de courriel...
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56
Décodage d'un message Figure 10.25
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57
Une initiative électromagnétique
Amas globulaire M13
Message envoyé vers M13 (24 000 année-lumière) – Novembre 1974
Figure 10.27
Arécibo
Figure 10.26
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58
Le message tel qu'envoyé
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Cryptographie 101: message suivant
Seulement des 0 et des 1 (blanc/noir)
Se répète après 667 “points”
667 pas racine carrée d'un nombre entier (la racine de 667 est 25.83)
Le produit de 23 par 29 donne 667!
23 et 29 sont deux nombres premiers
Message d'Arecibo contenait 1679 “bits” produit de 23 par 73, deux nombres premiers
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60
On construit deux tableaux (“mots croisés”)
29 x 23 23 x 29Figure 10.29
Figure 10.28
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61
Figure 10.30
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62
Figure 10.31
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63
Figure 10.32
Figure 10.31
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64
3. Spéculations intelligentes...
Nous émettons depuis environ 50 ans
Nombre d'étoiles atteintes: environ 300 Club Galactique “sélect”...
Figure 10.33
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65
Signature de la Terre -- bande FMFigure 10.34
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66
Quand trois coccinellesse rencontrent...
Serions-nous en mesure de comprendreles messages d'une civilisation vraimentavancée?
Les bactéries nous comprennent-elles?
Une absence d'évidence n'est pas une évidence d'absence! Figure 10.35
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67
Figure 10.36
Crois-tu que lavie existe ailleurs dans l'Univers?
Non! Absolument pas!
Car, s'”ils” existaient, “ils” auraient surement essayé de me contacter...
Voilà un problème de réglé...
Paradoxe de Fermi
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68
Mondialisationextrême...
Désolé mon ami, jeviens d'acheter la
planète. Vous devezavoir quitté d'ici demain.
Figure 10.37
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Bonne fin de session!
Figure S10.22
PHY-V006: La physique dans tous ses etats Nouvelles du cosmos
Source des illustrations
CM : Chaisson, E. & MacMillan, S. Astronomy – A Beginner’s Guide to the Universe, 3rd ed. (Prentice-Hall2001)CP : Bennet, J., Donohue, M., Schneider, N. & Voit, M. Cosmic Perspective, 2nd ed. (Addison Wesley 2002)SV : Seguin, M. & Villeneuve, B. Astronomy & Astrophysics (ERPI 2002)ZS : Zeilik, M. & Smith, E.v.P. Introductory Astronomy and Astrophysics (Sauders College1987)Nature 2017 : Gillon, M. et al., Nature, 542, 456-460 (2017)
Figures tirees du chapitre 6 du cours PHY-1902 :
Fig. 6.35: CP p.496 – Fig. 6.36: CP p.497 – Fig. 6.37: Arizona State Univ. & NASA STScI ; CP p.497 –Fig. 6.38: SV p.271 – Fig. 6.39: SV p.270 – Fig. 6.40: SV p.272 –
Figures de la section sur Beta Pictoris :
Fig. BP1: Smith, B.A. & Terrile, P.J. 1984, Science, 226, 1421-1424 ; et Time & Life Pictures/Getty Image– Fig. BP2: Schutz, A. & Heap, S. 1998, Computer Sciences Corporation et NASA HST – Fig. BP3:
ESO/NASA HST – Fig. BP4: Angereau et al. 2001, AA, 370, 447-455 –
Figures tirees du chapitre 9 du cours PHY-1902 :
Fig. 9.1: CP p.453 – Fig. 9.2: CP p.460 – Fig. 9.3: CP p.461 – Fig. 9.4: SV diapo SO01.JPG – Fig. 9.5:
SV diapo SO02.JPG – Fig. 9.6: SV p.237 – Fig. 9.7: CP p.462 – Fig. 9.8: SV diapo SO04.JPG – Fig.
9.9: CP p.208 – Fig. 9.10: CP p.209 – Fig. 9.11: – Fig. 9.12: CP p.220 – Fig. 9.13: CP p.220 – Fig.
9.14: CP p.199 – Fig. 9.15: – Fig. 9.16: CP p.199 – Fig. 9.17: CM p.101 – Fig. 9.18: SV p.509 – Fig.
9.19: SV p.467 – Fig. 9.20: CP p.248 – Fig. 9.31: CP p.251 – Fig. 9.32: NASA – Fig. 9.33: NASA –Fig. 9.34: SV p.490 – Fig. 9.35: EPA/NASA – Fig. 9.36: NASA – Fig. 9.37: NASA – Fig. 9.38: NASA– Fig. 9.39: NASA – Fig. 9.40: NASA/JPL –
Figures tirees du chapitre 10 du cours PHY-1902 :
Fig. 10.1: APOD/NASA – Fig. 10.2: CM p.456 – Fig. 10.3: NASA – Fig. 10.4: CP p.268 – Fig. 10.5:
CP p.309 – Fig. 10.6: Haut : Shu, F.H., The Physical Universe, Univ. Science Books (1982), p. 550) ;bas : Charles M. Schulz, Peanuts cartoon – Fig. 10.7: CP p.206 – Fig. 10.8: CP p.220 – Fig. 10.9-
10.10: CM p.462 – Fig. 10.11: Observatoire de Paris – Fig. 10.12: CM p.461 – Fig. 10.13-10.15: StarTrek Wiki, CC-BY-SA. Repere a http ://starship.wikia.com/wiki/ (page consultee le 14 juin 2017) – Fig.
10.16: Observatoire de Paris/UFE – Fig. 10.17: www.ras.ucalgary.ca/CGPS/where/plan/ – Fig. 10.18:
www.ras.ucalgary.ca/CGPS/where/plan/ – Fig. 10.19: NRAO/Ass. Univ. Inc. – Fig. 10.20: CM p.466 –Fig. 10.21: NASA/JPL – Fig. 10.22: NASA/JPL – Fig. 10.23: NASA (quest.arc.nasa.gov) – Fig. 10.24:
APOD/NASA – Fig. 10.25: CM p.464 – Fig. 10.26: CP p.188 – Fig. 10.27: NASA/HST – Fig. 10.28-
10.32: Repere a https ://writescience.wordpress.com/tag/arecibo/ (page consultee le 14 juin 2017) – Fig.
10.33: APOD – Fig. 10.34: CM p.465 – Fig. 10.35: Shu, F.H., The Physical Universe, Univ. Science Books(1982), p. 550) – Fig. 10.36: Charles M. Schulz, Peanuts cartoon – Fig. 10.37: Cartoon non identifie – Fig.
10.38: Mission Kepler, NASA – Fig. 10.39: Mission Kepler, NASA –
Figures tirees du supplement S10.1 du cours PHY-1902 :
Fig. S10.1: Telescopes Trappistes. Repere a http ://www.trappist.ulg.ac.be/cms/c 3300885/fr/trappist-portail (page consultee le 10 avril 2017) – Fig. S10.2: Bieres trappistes. Repere ahttps ://fr.wikipedia.org/wiki/Trappiste (biere) (page consultee le 10 avril 2017) – Fig. S10.3: Bieres trap-pistes par Philip Rowlands sous license : CC-BY-SA 4.0 – Fig. S10.4: Nature 2017 – Fig. S10.5: CP p. 219– Fig. S10.6: CP p. 221 – Fig. S10.7-S10.10: Nature 2017 – Fig. S10.11: NASA/JPL-Caltech. Repere ahttp ://exoplanets.nasa.gov/trappist1 (page consultee le 10 avril 2017) – Fig. S10.12: Nature 2017 – Fig.
S10.13-S10.16: NASA/JPL-Caltech. Repere a http ://exoplanets.nasa.gov/trappist1 (page consultee le 10avril 2017) – Fig. S10.18-S10.19: Nature 2017 – Fig. S10.20: Northrop Gumman/NASA Telescope JWST– Fig. S10.21: Nature 2017 et NASA/JPL-Caltech – Fig. S10.22: NASA/HST –