L'Agence Spatiale Européenne (ESA) et l'Organisation Européenne pour des Recherches Astronomiques dans l'Hémisphère Austral (en Anglais
European Southern Observatory, ESO) ont produit une série d'exercices astronomiques pour le niveau collège et lycée. L'objectif premier de ces exercices est de présenter une variation de petits projets qui devraient transmettre à l'étudiant une part de l'excitation et de la satisfaction produites par les découvertes scientifiques.
Les quatre premiers exercices sont centrés sur les mesures de distances dans l'Univers, l'un des problèmes de base en astrophysique moderne. Les étudiants appliquent différentes méthodes pour déterminer la distance d'objets astronomiques tels que la supernova SN 1987A, la galaxie spirale Messier M100, la nébuleuse planétaire "Oeil de Chat" et l'amas globulaire Messier 12. Il est entre autre possible de faire une estimation assez précise de l'âge de l'Univers et de sa vitesse d'expansion, sans l'utilisation d'ordinateur ou de logiciel compliqué.
Introduction générale L'introduction générale contient des informations sur les exercices eux-mêmes, sur le Télescope Spatial Hubble et sur le VLT (Very Large Telecope) de l'ESO.
http://www.astroex.org/french/1-fr-introduction-high.pdf
Two FITS files and one Excel file with additional data for this exercise can be downloaded here : http://www.spacetelescope.org/projects/fits_liberator/m12data.html
Outils :
Nous vous offrons les Outils sous la forme d'un fichier PDF qui peut être visualisé ou imprimé. Pour les enseignants qui désireraient utiliser les images individuelles de la section Outils, celles-ci sont disponibles ICI. Il y a un choix entre différentes résolutions.
Download the ESA/ESO/NASA FITS Liberator 3.0.1 : http://www.spacetelescope.org/projects/fits_liberator/download_v301/
Exercice 1 - Mesure de la distance à la Supernova 1987A.
Dans ce premier exercice on introduit la géométrie de l'anneau le plus proche entourant la Supernova 1987A (Sn1987A). On définit ensuite l'échelle de l'image fournie par Hubble de la supernova pour pouvoir déterminer le diamètre angulaire de l'anneau ainsi que l'inclinaison de l'anneau par rapport au plan du ciel. Des observations depuis la Terre montrent comment la lumière provenant de la supernova atteint les différentes parties de l'anneau. En utilisant les mesures d'intensité de la lumière ainsi que la vitesse de la lumière on peut déterminer la dimension linéaire de l'anneau. A partir de la taille linéaire et physique de l'anneau on obtient la distance de SN1987A elle-même.
Nous vous offrons l'Exercice 1 sous la forme d'un fichier PDF qui peut être visualisé ou imprimé.
http://www.astroex.org/french/4-fr-exercise2-high.pdf
Exercice 2 - La distance à M100 déterminée à partir des étoiles variables de type Céphéide
Dans cet exercice on mesure la période et la magnitude des Céphéides variables dans la galaxie M100. La magnitude absolue est obtenue à partir de la relation Période-Luminosité et la distance à M100 peut alors être déterminée en utilisant la relation appelée module de distance. Finalement on calcule une valeur de la constante de Hubble (en utilisant la valeur de la vitesse de récession de M100 observée par d'autres scientifiques) et on estime l'âge de l'Univers.
Exercice 3 - Mesure de la distance à la Nébuleuse "Oeil de Chat"
On mesure la vitesse d'expansion angulaire de la nébuleuse "Oeil de Chat" en comparant attentivement deux images prises par Hubble en 1994 et en 1997 . A l'aide de mesures de la vitesse tangentielle provenant d'un article scientifique plus ancien, il est possible de déterminer la distance à la nébuleuse. On peut aussi déterminer la distance en évaluant l'importance des changements du profil d'intensité radial des structures proéminentes entre 1994 et 1997.
http://www.astroex.org/french/5-fr-exercise3-high.pdf
Exercice 4 - Mesure de l'âge et de la distance d'un Amas Globulaire
On mesure les magnitudes bleue (mB) et verte (visuelle, mV) d'étoiles sélectionnées dans les régions externes d'un amas globulaire sur des images du VLT, on convertit les valeurs (mB-mV) en températures de surface stellaire (T) et on représente les valeurs de mV en fonction des valeurs T dans un diagramme de Hertzsprung-Russell.. La Séquence Principale de l'amas, que l'on voit sur le diagramme, est comparée à la Séquence Principale standard calibrée en distance de l'amas proche des Hyades. La distance à l'amas peut être déterminée en ajustant la Séquence Principale et en utilisant le module de distance. L'âge de l'amas, qui par ailleurs donne une evaleur minimale de l'âge de l'Univers, peut être estimé par la position du point de décrochage de la Séquence Principale.
http://www.astroex.org/french/6-fr-exercise4-high.pdf
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Source : http://www.astroex.org/
http://pc.ac-creteil.fr/IMG/pdf/imagesastro.pdf
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