UE Sciences de lUnivers ASTRONOMIE LICENCE ST B

UE Sciences de l’Univers : ASTRONOMIE LICENCE ST B - S 1 Luc Duriez Comprendre l’Univers http: //www. univ-lille 1. fr/lal/

Observation de l’Univers : - rayonnement électromagnétique - rayonnements corpusculaires - (rayonnement gravitationnel) - rayons Gamma - rayons X - Ultra-Violet (UV) - visible - Infra-Rouge (IR) - radio < 0. 1 nm 0. 1 - 20 nm 20 - 390 nm 390 - 760 nm 0. 760 - 300 µm 0. 3 mm - 30 m

Energie des rayonnements électromagnétiques c = 2. 99792458 108 m/s h = 6. 6262 10 -34 J s h c = 1. 98648 10 -25 J m l = 1 m (radio) : E = 1. 9865 10 -25 J E=hn=hc/l 1 e. V = 1. 6022 10 -19 J l = 1 mm (IR) : E = 1. 9865 10 -19 J = 1. 235 e. V l = 1 nm (X) : E = 1. 9865 10 -16 J = 1. 235 103 e. V l = 0. 001 nm (g): E = 1. 235 Me. V

Filtre atmosphérique => Observations terrestres : visible, proche IR et radio lunettes, télescopes, radiotélescopes photographie, CCD, spectrophotométrie … => Observations spatiales : tout le spectre électromagnétique satellites astronomiques (Hubble, Chandra, Cobe …) sondes spatiales (Voyagers, Galileo, Cassini …) Analyse spectrale : - des sources émettrices - des milieux traversés => composition et conditions physiques => vitesses (Doppler)

Proportions du nombre d’atomes de chaque élément chimique dans l’univers, et pourcentage en masse Hydrogène 1 000 Hélium 80 000 Oxygène 700 Carbone 400 Azote 100 Néon 100 Silicium 40 Fer 30 Magnésium 30 Soufre 20 Aluminium 3 Sodium 2 Nickel 2 Calcium 2 Argon 1 tous les autres 2 74. 41% 23. 81% 0. 83% 0. 35% 0. 10% 0. 15% 0. 08% 0. 12% 0. 05% 0. 04% 0. 01%

CONSTITUANTS de l’ UNIVERS Rayonnements Particules Radio Poussières Grains Agglomérats Planétoïdes IR Planètes V UV Etoiles X } < 0, 1 µm < 100 mm < 100 km < 100 103 km < 100 106 km } 0, 1 à 1000 atomes/cm 3 10 -30 10 -7 à 10 -7 M à 5 10 -2 M 5 10 -2 à 102 M Relations : Masse - Luminosité - Température M = 2 1030 kg

Composition de l’Univers : H ~ 75% spirales Galaxies elliptiques irrégulières Matière intergalactique Rayonnements > 1 M 20 < 1 M 20 La Galaxie étoiles planètes matière interstellaire Étoiles étoiles naines (ex : Soleil) étoiles géantes naines blanches étoiles à neutrons trous noirs Planètes grosses planètes astéroïdes, satellites comètes, poussières masse 1 M = 2 1030 kg He ~ 24%

Étoiles : pour une masse de 1 M (2. 1030 kg) rayon en R volume en m 3 densité en kg/m 3 étoiles géantes 100 1, 43 1033 0. 0014 étoiles naines (Soleil) 1 1, 43 1027 1400 naines blanches 0. 01 1, 43 1021 1. 4 109 étoiles à neutrons 10 -5 (7 km) 1, 43 1012 1. 4 1018 trous noirs (rayon < 2 GM/c 2 ) = 4 10 -6 (2. 8 km) ( 1 R = 700 000 km )

Quelques corps planétaires du système solaire rayon en R masse en M densité en kg/m 3 Jupiter 0. 10 0. 001 1300 La Terre 0. 01 3 10 -6 5520 Astéroïdes < 2 10 -3 < 10 -9 (3000) Comètes < 4 10 -5 < 10 -13 1500 ( 1 M = 2 1030 kg ) ( 1 R = 700 000 km )

ORGANISATION de l’ UNIVERS Nuages de particules et poussières Condensation par autogravitation Systèmes planétaires 106 km Systèmes stellaires 1012 km Systèmes galactiques 1018 km Univers extragalactique 1023 km 1 année de lumière = 1013 km

Une planète double : le système Terre - Lune Terre Lune / Terre Rayon 6378 km 1738 km 1 / 3. 67 Masse 6 1024 kg 7. 4 1022 kg 1 / 81. 2 Densité 5. 52 3. 35 fer < 10% / 30% Vlibération 11. 2 km/s 2. 3 km/s Rotation propre 23 h 56 m 4 s 27. 3216 j (rotation synchrone) Durée du jour 24 h 29. 5305 j (lunaison) Inclinaison sur l'écliptique 23° 27’ 5° Température 300 K 220 à 450 K (équateur)